對邏輯控制的無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的討論

摘 要:通過對無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)工作原理以及關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)點和可逆調速更加可靠，更有利于在大功率運轉系統(tǒng)中投入使用的優(yōu)勢。

關鍵詞:邏輯控制 無環(huán)流 可逆調速 整流逆變 電流換相

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

對于大容量的電動機運轉設備，從生產(chǎn)可靠的要求出發(fā)，采用邏輯控制的無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)更具有優(yōu)越性。當一組晶閘管工作時，用邏輯電路封鎖另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖，確保兩組晶閘管不能同時工作，從根本上切斷環(huán)流通路，實現(xiàn)電動機可靠地調速和逆轉。下面討論一下該系統(tǒng)的工作原理和性能的優(yōu)缺點。

1 系統(tǒng)的組成和工作原理

邏輯控制的無環(huán)流可逆調速系統(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，所以不必設置環(huán)流電抗器，簡化了系統(tǒng)，只保留一個平波電抗器，以保證輸出電流波形穩(wěn)定控制線路采用典型的轉速和電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，用兩個電流調節(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、負轉時都不必改變，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)的關鍵部件，它指揮系統(tǒng)正常切換，避免兩組晶閘管同時開放產(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Ui*改變極性，且零電流檢測器發(fā)出“零電流”信號時，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)過封鎖延時時間tdbl才能封鎖原導通組脈沖，再經(jīng)過開放延時時間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加觸發(fā)脈沖，當一組工作時，另一組的脈沖必須被封鎖住。

3 無環(huán)流邏輯控制器的實現(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、延時電路和聯(lián)鎖保護四個環(huán)節(jié)組成。(圖2)

3.1 電平檢測器

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

3.2 邏輯判斷電路

邏輯判斷的任務是根據(jù)兩個電平檢測器的輸出信號UT和UZ，經(jīng)運算后，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)脈沖的結構。假定該指令信號為“1”時開放脈沖，“0”時封鎖脈沖，邏輯判斷電路的輸入輸出情況如下:

輸入信號:

轉矩極性鑒別，Te=+，即Ui*=-時，UT=“1”

Te=-，即Ui*=+時，UT=“0”

零電流檢測，有電流時，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tdbl和開放延時tdt組成的延時電路，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”時獲得延時，VD1、C1組成封鎖延時電路，VD2、C2組成開放延時電路，如上圖所示。

3.4 連鎖保護電路

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

4 邏輯無環(huán)流系統(tǒng)的優(yōu)缺點及改進措施

邏輯控制無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的優(yōu)點是沒有附加環(huán)流損耗，從而節(jié)省了變壓器和晶閘管裝置的附加設備容量，因換流失敗造成的事故率大為降低。其缺點是由于延時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，，即等在與電機反電動勢相適應的電角處。當逆變組投入時，其逆變電壓的大小和電動機反電動勢基本相等，很快產(chǎn)生回饋制動，此時系統(tǒng)的電流換相死區(qū)只剩僅10ms左右。

參考文獻

[1]孫樹樸等.半導體變流技術.中國礦大出版社.

[2]陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng).機械工業(yè)出版社.