逻辑无环流可逆直流调速设计(编辑修改稿)

逻辑无环流可逆直流调速设计(编辑修改稿)内容摘要：

由电平检测、逻辑判断、延时电路和联锁保护电路四个基本环节组成 ，逻辑装置的功能和输入输出信号如图 41 所示。 图 21 无环流逻辑控制环节 DLC 其输入为电流给定或转矩极性鉴别信号 *iU 和零电流检测信号 0iU ，输出是控制正组晶闸管触发脉冲封锁信号 1U 和反组晶闸管触发脉冲封锁信号 2U。 软件逻辑控制切换程序流程图 设 计 用 纸 8 三 、 无环流逻辑装置的设计 ①电平检测器 逻辑装置的输入有两个：一是反映转矩极性信号的转速调节器输出 *iU ，二是来自电流检测装置反映零电流信号的 0iU ，他们都是连续变化的模拟量，而逻辑运算电路需要高、低电位两个状态的数字量。 电平检测器的任务就是将模拟量转换成数字量，也就是转换成“ 0”状态（将输入转换成近似为 V0 输出）或“ 1”状态（将输入转换成近似为 V15 输出）。 采用射极偶合触发器作电平检测器。 为了提高信号转换的灵敏度，前面还加了一级差动放大和一级射极跟随器。 其原理图见图 31。 图 31 电平检测器原理图 电平检测器的输入输出特性如图 32 所示，具有回环特性。 由于转速调节器的输出和电流检测装置输出都具有交流分量，除入口有滤波外，电平检测需要具有一定宽度的回环特性，以防止由于交流分量使逻辑装置误动作，本系统电平检测回环特性的动作电压 mVUr 1001  ，释放电压mVUr 802 。 调整回环的宽度可通过改变射极偶合触发器的集电极电阻实现。 图 32电平检测器输入输出特性 转矩极性鉴别器的输入信号为转速调节器的输出 *iU ，其输出为 TU。 电机正转时 *iU 为负， TU为低电位（“ 0”态），反转时 *iU 为正， TU 为高电位（“ 1”态）。 零电流检测器的输入信号为电流检测装置的零电流信号 0iU ，其输出为 IU。 有电流时 0iU 为正，IU 为高电位（“ 1”态），无电流时 0iU 为 0， IU 为低电位（“ 0”态）。 设 计 用 纸 9 ②逻辑运算 电路的输入是转速极性鉴别器的输出 TU 和零电流检测器输出 IU。 系统在各种运行状态时， TU和 IU 有不同的极性状态（“ 0”态或“ 1”态），根据运行状态的要求经过逻辑运算电路切换其输出去封锁脉冲信号的状态（“ 0”态或“ 1”态），由于采用的是锗管触发器，当封锁信号为正电位（“ 1”态）时脉冲被封锁，低电位（“ 0”态）时脉冲开放。 其逻辑运算电路，如图 33 所示，它由四个或非门电路组成。 依靠它来保证两组整流桥的 互锁，并自动实现零电流时相互切换。 图 33 逻辑运算电路 现举例说明其切换过程，例如，整流装置原来正组工作，这时逻辑电路各点状态如图 33 中“ 1”、“ 0”所示。 图 34 或非门电路 现在要求整流装置从正组切换到反组，首先是转矩极性信号改变极性， TU 由“ 0”变到“ 1”，在正组电流未衰减到 0 以前，逻辑电路的输出仍维持原状（ 1U 为“ 0”，正组开放。 2U 为“ 1”，反组封锁）。 只有当正组电流衰减到零，零电流检测器的状态改变后，逻辑电路输出才改变状态，实现零电流切换，这是逻辑电路各点状态如图 33 所示。 或非门电路如图 34 所示 采用锗二极管 2AP13 和硅开关三极管 3DK4C 是为了减小正向管压降。 ③延时电路 前面的逻辑运算电路保证零电流切换，但仅仅采用零电流切换是不够的。 因为零电流检测装置的灵敏度总是有限的，零电流检测装置变成 “0” 态的瞬间，不一定原来开放组的晶闸管已经断流。 因此必须在切换过程中设置两段延时即封锁延时和开放延时，避免由于正反组整流装置同时导通而造 成短路。 根据这个要求，逻辑装置在逻辑电路后面接有延时电路。 设 计 用 纸 10 图 35 延时电路 延时电路如图 35 所示，其工作原理如下：当延时电路输入为 “0”时，输出亦为 “0”态（ 1BG 截止、 2BG 导通），相应的整流桥脉冲开放。 当输入由 “0”变为 “1”时，电容 C 经 1R 充电， 经一定延时后， 1BG 导通， 2BG 截止，即输出由 “0”延时变 “1”。 相应的整流桥脉冲延时封锁。 其延时时间由 CR1 决定，这里整定为 ms3。 当输入出 “1”变 “0”时，电容 C 的电荷要经过 2R 和 1BG 基射极回路放电，经一定延时后， 1BG 截止 ， 2BG 导通，即输出由 “1”延时变 “0”。 相应的整流桥脉冲延时开放。 其延时时间由 2CR 参数决定，这里整定为 ms10 ，这样就满足了 “延时 ms3 封锁 ”、 “延时 ms10 开放 ”的要求。 ④ 逻辑保护 逻辑电路正常工作时，两个输出端总是一个高电位，一个低电位，确保任何时候两组整流一组导通，另一组则封锁。 但是当逻辑电路本身 发生故障，一旦两个输出端均出现低电位时，两组整流装置就会同时导通而造成短路事故。 为了避免这种事故，设计有逻辑保护环节，如图 36 所示。 逻辑保护环节截取了逻辑运算电路经延时电路后的两个输入信号作为一个或非门的输入信号。 当正常工作时，两个输入信号总是一个是高电位，另一个是低电位。 或非门输出总是低电位，它不影响脉冲封锁信号的正常输出，但一旦两个输入信号均为低电位时，它输出一个高电位，同时加到两个触发器上，将正反两组整流装置的触发脉冲全部封锁了，使系统停止工作，起到可靠的保护作用。 图 36 逻辑保护装置结构图 由电平检测、逻辑运算电路、延时电路、逻辑保护四部分就构成了无环流逻辑装置。 其结构如图 37 所示。 设 计 用 纸 11 图 37 无环流逻辑装置结构图 四 、 逻辑无环流可逆调速 控制系统各种运行状态 （一）、 正向起动到稳定运转 当给出正向起动讯号， *nU 为正，转速调节器 ASR 的输出 *iU 为负，转矩极性鉴别器 DPT 输出 TU 的状态仍为“0”。 在起动电流未建立以前，零电流检测器 DPZ 输出的状态也不变，仍为 “0” ，所以逻辑装置输出仍封锁反向组脉冲，正向组开放。 在给定电压的作用下，正向组触发器的脉冲控制角  由 90 往前移动，正组整流装置 VF 的平均整流电压逐渐增加，电机开始正向起动，在起动过程中由正组电流调节器 ACR1 的调节作用使起动电流维持最大允许值，得到恒加速起动。 在起动电流作用下，电动机一直加速到给定转速，进入稳定运行。 当主回路电 流建立后，通过电流检测装置送给零电流检测器 DPZ 一个信号 0iU 为正，这时 DPZ 的输出 IU 为 “1” ，但由于逻辑电路的记忆作用，其输出状态不变，正向组开放，反向组封锁。 电动机稳定运行，转速的高低取决于给定电压 *nU 的大小，改变 *nU 的大小，可以在一定范围内任意调速。 （二）、 正向减速过程 正向减速时，则要突减给定电压 *nU （其极性不变），系统便进入降速过程。 本系统降速过程可分为以下四个阶。