對邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的討論

摘 要:通過對無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)工作原理以及關(guān)鍵部件工作過程的分析，體現(xiàn)了該系統(tǒng)因無環(huán)流而節(jié)約部件的優(yōu)點(diǎn)和可逆調(diào)速更加可靠，更有利于在大功率運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中投入使用的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞:邏輯控制 無環(huán)流 可逆調(diào)速 整流逆變 電流換相

中圖分類號:TG44文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0062-01

對于大容量的電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，從生產(chǎn)可靠的要求出發(fā)，采用邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)更具有優(yōu)越性。當(dāng)一組晶閘管工作時(shí)，用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，確保兩組晶閘管不能同時(shí)工作，從根本上切斷環(huán)流通路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)可靠地調(diào)速和逆轉(zhuǎn)。下面討論一下該系統(tǒng)的工作原理和性能的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 系統(tǒng)的組成和工作原理

邏輯控制的無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其主電路采用兩組晶閘管反并聯(lián)電路，由于沒有環(huán)流，所以不必設(shè)置環(huán)流電抗器，簡化了系統(tǒng)，只保留一個(gè)平波電抗器，以保證輸出電流波形穩(wěn)定控制線路采用典型的轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，用兩個(gè)電流調(diào)節(jié)器1ACR和2ACR分別控制兩組觸發(fā)器GTF和GTR，1ACR的給定信號Ui*經(jīng)反號器AR作為2ACR的給定信號，這樣可使電流反饋信號Ui的極性在正、負(fù)轉(zhuǎn)時(shí)都不必改變，從而可采用不反映極性的電流檢測器。無環(huán)流邏輯控制器DLC是系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它指揮系統(tǒng)正常切換，避免兩組晶閘管同時(shí)開放產(chǎn)生環(huán)流。觸發(fā)脈沖的零位整定為:аfo=аro=90°，移相方法采用а=β工作制，只是采用了DLC來控制兩組觸發(fā)脈沖的封鎖和開放。(圖1)

2 可逆系統(tǒng)對無環(huán)流邏輯控制的要求

(1)由電流給定信號Ui*的極性和零電流檢測信號Uio共同發(fā)出邏輯切換指令。當(dāng)Ui*改變極性，且零電流檢測器發(fā)出“零電流”信號時(shí)，允許封鎖原工作組，開放另一組。(2)發(fā)出切換指令后，須經(jīng)過封鎖延時(shí)時(shí)間tdbl才能封鎖原導(dǎo)通組脈沖，再經(jīng)過開放延時(shí)時(shí)間tdt后，才能開放另一組脈沖(3)無論在任何情況下，兩組晶閘管絕對不允許同時(shí)加觸發(fā)脈沖，當(dāng)一組工作時(shí)，另一組的脈沖必須被封鎖住。

3 無環(huán)流邏輯控制器的實(shí)現(xiàn)

邏輯控制器的功能和輸入輸出信號如下圖所示，輸入為電流給定或轉(zhuǎn)矩極性鑒別和零電流檢測信號，輸出是封鎖正組和反組脈沖的信號。由電平檢測、邏輯判斷、延時(shí)電路和聯(lián)鎖保護(hù)四個(gè)環(huán)節(jié)組成。(圖2)

3.1 電平檢測器

實(shí)際上是模數(shù)轉(zhuǎn)換器，一般用帶正反饋的運(yùn)算放大器組成，具有一定要求的繼電特性，其任務(wù)是將控制系統(tǒng)中連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成“1”或“0”兩種狀態(tài)的數(shù)字。無環(huán)流邏輯控制器應(yīng)設(shè)置“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”和“零電流檢測”兩個(gè)電平檢測器，分別將電流給定的極性和電流“是零”或“非零”轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的“1”或“0”數(shù)字量，供邏輯判斷使用。

3.2 邏輯判斷電路

邏輯判斷的任務(wù)是根據(jù)兩個(gè)電平檢測器的輸出信號UT和UZ，經(jīng)運(yùn)算后，正確發(fā)出切換信號UF和UR，UF和UR均有“1”和“0”兩種狀態(tài)，這要取決于觸發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)。假定該指令信號為“1”時(shí)開放脈沖，“0”時(shí)封鎖脈沖，邏輯判斷電路的輸入輸出情況如下:

輸入信號:

轉(zhuǎn)矩極性鑒別，Te=+，即Ui*=-時(shí)，UT=“1”

Te=-，即Ui*=+時(shí)，UT=“0”

零電流檢測，有電流時(shí)，U1=“0”

電流為零，U1=“1”。

輸出信號:

封鎖正組脈沖，UF=”0”

開放正組脈沖，UF=”1”

封鎖反組脈沖，UR=“0”

開放反組脈沖，UR=“1”

3.3 延時(shí)電路

在邏輯判斷電路發(fā)出切換指令UF、UR之后，必須經(jīng)過由封鎖延時(shí)tdbl和開放延時(shí)tdt組成的延時(shí)電路，才能執(zhí)行切換指令。在HTL與非門的輸入端加接二極管VD和電容C，就可使與非門的輸出由“1”變成“0”時(shí)獲得延時(shí)，VD1、C1組成封鎖延時(shí)電路，VD2、C2組成開放延時(shí)電路，如上圖所示。

3.4 連鎖保護(hù)電路

正常工作時(shí)，UF′和UR′總是一個(gè)為“1”，一個(gè)為“0”，這是聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)的與非門輸出A點(diǎn)電位始終為“1”，則實(shí)際的脈沖封鎖信號Ublf和Ublr與UF′和UR′的狀態(tài)完全相同，總能封鎖一組脈沖，當(dāng)發(fā)生UF′和UR′同時(shí)為一的故障時(shí)，聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)的與非門輸出A點(diǎn)電位立即變?yōu)榱悖瑢blf和Ublr都檢測到“0”，是兩組脈沖同時(shí)封鎖，這樣就避免了兩組晶閘管同時(shí)處于整流狀態(tài)而短路。

4 邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)措施

邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是沒有附加環(huán)流損耗，從而節(jié)省了變壓器和晶閘管裝置的附加設(shè)備容量，因換流失敗造成的事故率大為降低。其缺點(diǎn)是由于延時(shí)造成了電流換相死區(qū)，影響過渡過程的快速性。而要想減少電流換相死區(qū)，基本方法是:讓待逆變組的β角在切換前不是等在βmin處，而是等在與原整流組的а角基本相等的地方，，即等在與電機(jī)反電動(dòng)勢相適應(yīng)的電角處。當(dāng)逆變組投入時(shí)，其逆變電壓的大小和電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢基本相等，很快產(chǎn)生回饋制動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)的電流換相死區(qū)只剩僅10ms左右。

參考文獻(xiàn)

[1]孫樹樸等.半導(dǎo)體變流技術(shù).中國礦大出版社.

[2]陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng).機(jī)械工業(yè)出版社.