逻辑无环流可逆直流调速系统设计

a.系统的组成

逻辑控制的无环流可逆直流调速系统（以下简称“逻辑无环流系统”）的原理框图如图1-2所示：

逻辑控制无环流系统结构图中，由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器AR，无环流逻辑控制器DLC，正组触发装置GTF，反组触发装置GTR等组成。

图1-2 系统原理框图 Fig 1-2 System block diagram -1 AR??UnTAUi?ASR UnUi0UiUcfGTFVFACR UblfIdU?iDLC U?iM ?UiUcrUblrACR GTRVRTG 系统结构的特点：

主电路采用两组晶闸管装置反并联线路； 由于没有环流，不用设置环流电抗器；

仍保留平波电抗器Ld，以保证稳定运行时电流波形连续； 控制系统采用转速、电流双闭环方案；

电流环分设两个电流调节器，1ACR用来控制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发装置GTR；

1ACR的给定信号经反号器AR作为2ACR的给定信号，因此电流反馈信号的极性不需要变化，可以采用不反映极性的电流检测方法。

为了保证不出现环流，设置了无环流逻辑控制环节DLC，这是系统中的关键环节。它按照系统的工作状态，指挥系统进行正、反组的自动切换，其输出信号Ublf用来控制正组触发脉冲的封锁或开放，Ublr用来控制反组触发脉冲的封锁或开放。

b.工作原理

在此单片机控制的直流调速系统中，速度给定、速度反馈和电流反馈信号是通过模拟

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光电隔离器、A/D转换器送入计算机，计算机按照已定的控制算法计算产生双脉冲，经并行口、数字光电隔离器、功率放大器送到晶闸管的控制级，以控制晶闸管输出整流电压的大小，平稳的调节电动机的速度。晶闸管正反组切换由数字逻辑切换单元来完成。

由于没有环流，不用设置环流电抗器，但为了保证稳定运行时电流波形连续，仍应保留平波电抗器Ld。为了得到不反映极性的电流检测方法，在图1-2中画出了交流互感器和整流器，可以为正反向电流环分别各设置一个电流调节器，1ACR用来控制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发装置GTR,1ACR的给定信号Ui*经反号器AR作为2ACR的给定信号

Ui*。为保证不出现环流，设置了无环流逻辑控制环节DLC，这时系统中的关键环节，也按照系统的工作状态指挥正反组的自动切换。其输出信号Ublf用来控制正组触发脉冲的封锁或开放，Ublr用来控制反组触发脉冲的封锁或开放。在任何情况下，两个信号必须是相反的，决不允许两组晶闸管同时开放脉冲，以确保组电路没有出现环流的可能。但是，和自然环流系统一样，触发脉冲的零位仍整定在?f0??r0?90?,移相方法仍采用α=β配合控制。

正向运行如图1-3所示,反向运行如图1-4所示：

图1-3 正向运行 Figure 1-3 Forward run -1 AR??UnTAUi?ASR UnUiUcfGTFVFACR UblfIdUi0U?i DLC U?iM ?UiUcrUblrACR GTRVRTG

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图1-4 反向运行 Fig1-4 Reverse run -1 AR??UnTAUi?ASR UnUiUcfGTFVFACR UblfIdUi0U?iDLC U?iM ?UiUcrUblrACR GTRVRTG 3）无环流逻辑控制环节

无环流逻辑控制器的任务是:当正组晶闸管整流电路工作时，封锁反组脉冲;当反组晶闸管整流电路工作时，封锁正组脉冲。通常采用数字逻辑电路，其输出信号Ublf和Ublr以0和1的数字形式来执行两种封锁和开放的作用，0表示封锁，1表示开放，二者不能同时为1，以确保两组不会同时开放。

对无环流逻辑控制器的要求有以下三个方面，第一由电流给定信号Ui的极性和零电流检测信号Ui。共同发出逻辑切换指令。当Ui改变极性，同时零电流检测器发出“零电流”信号时，允许封锁原工作组，开放另一组。第二发出切换指令后，须经过一个封锁时间才能封锁原导通组脉冲;再经过一个开放延迟时间后，才能开放另一组脉冲。第三无论在任何情况下，两组晶闸管绝对不允许同时加触发脉冲，当一组工作时，另一组的触发脉冲必须被封锁住。

a.逻辑控制环节的设计要求 DLC的输入要求：

分析V-M系统四象限运行的特性，有如下共同特征：

正向运行和反向制动时，电动机转矩方向为正，即电流为正； 反向运行和正向制动时，电动机转矩方向为负，即电流为负。

因此，应选择转矩信号作为DLC的输入信号。由于ACR的输出信号正好代表了转矩方向，即有：

正向运行和反向制动时，U*i为正；

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反向运行和正向制动时，U*i为负。

又因为U*i极性的变化只表明系统转矩反向的意图，转矩极性的真正变换还要滞后一段时间。只有在实际电流过零时，才开始反向，因此，需要检测零电流信号作为DLC的另一个输入信号。DLC的输出要求：

正向运行：VF整流，开放VF，封锁VR； 反向制动：VF逆变，开放VF，封锁VR； 反向运行：VR整流，开放VR，封锁VF； 正向制动：VR逆变，开放VR，封锁VF； 因此，DLC的输出有两种状态： VF开放 —Ublf=1，VF封锁 —Ublf =0； VR开放 —Ublr=1，VR封锁 —Ublr =0。 DLC的内部逻辑要求：

对输入信号进行转换，将模拟量转换为开关量； 根据输入信号，做出正确的逻辑判断；

为保证两组晶闸管装置可靠切换，需要有两个延时时间：

① t1延时 —— 关断等待时间，以确认电流已经过零，而非因电流脉动引起的误信号； ② t2延时 —— 触发等待时间，以确保被关断的晶闸管已恢复阻断能力，防止其重新

导通。

具有逻辑连锁保护功能，以保证在任何情况下，两个信号必须是相反的，决不容许两组晶闸管同时开放脉冲，确保主电路没有出现环流的可能。

b.电路总体结构

这样，根据上述分析DLC电路应具有如下结构：如图1-5所示。

图1-5 DLC电路结构框图 Fig1-5 DLC circuit diagram

Ui?Ui0 电 平 检 测 逻 辑 判 断 延 时 电 路 连 锁 保 护 UblfUblrc.无环流逻辑控制环节的实现

无环流逻辑控制环节是逻辑无环流系统的关键环节，它的任务是：当需要切换到正组

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