CN104935227A - 一种全数字直流调速模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全数字直流调速模块，传动控制单元进行改进时，包括以下操作步骤：1）、内部电源的改进；2）、触发单元的改进：触发单元的改进包括线间耐压距离计算、触发变压器选型计算、脉冲板的测试；3）、检测回路的改进；4）、励磁回路的改进；脉冲板设计包括以下操作步骤：1）、直流混装模块的设计：2）、并联风道整流模块结构设计。本发明与西门子主控板配合使用，具有400-460V、575-690V、790-830V三个等级额定输入电压，1000-4000A宽范围额定输出电流；Ⅱ象限或Ⅳ象限工作方式选择，控制方式多，选择灵活多样，保证了系统具有原装标准传动单元的快速动态响应能力、控制精度、稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种JDL/JDL100全数字直流调速模块的脉冲板结构，适用于造纸工业、橡胶和塑料工业、印刷机主传动、轧机传动、纺织机械、传输机械、钢铁工业中的剪床驱动等应用领域。
背景技术
在直流传动领域中，现有技术需要采用SIEMENS 2000A以上装置并联才能实现，整个系统的占用空间大，对国产元器件的支持控制差，无法驱动更大的直流系统。
如采用SIEMENS DCM(6RA8013-6DV62-0AA0)标准传动控制单元，以下简称SIEMENS 6RA80，在使用中存在以下缺陷：1）、SIEMENS 6RA80的内部电源默认为400V供电，其中采用了三相采样电阻，在现有控制系统中为了改善输出电流，大型直流电机一般采用了高电压、小电流的方式，根据不同的电压等级采用不同的取样电阻，因此需要对内部电源进行改进；2）、SIEMENS 6RA80自带触发单元，在400V、800A的情况下都能正常使用，但随着电压、电流的升高必须重新制作触发单元；3）、对SIEMENS 6RA80内部检测回路、保护回路、励磁功率等均需要重新规划设计。
发明内容
本发明的目的是要解决上述技术问题。
本发明的目的是这样实现的：一种全数字直流调速模块，包括传动控制单元、脉冲板，其特征在于：所述的传动控制单元进行改进时，包括以下操作步骤：
1）、内部电源的改进：为了改善输出电流，大型直流电机一般采用了高电压、小电流的方式，根据不同的电压等级采用不同的取样电阻，具体计算方式根据VCR 电阻元件进行计算；
2）、触发单元的改进：触发单元的改进包括线间耐压距离计算、触发变压器选型计算、脉冲板的测试；
A)、线间耐压距离计算时，脉冲板高压部分线间最高工作电压为700V，即整流模块输出直流电压，参考GB 4588.3—88《印制电路板的设计和使用》，以及传动装置执行的GB/T3797，选取爬电距离为14mm；考虑到印制板的涂覆层能提高导线间的允许电压，电压为700V的导线之间的耐压距离小于14mm；
B)、触发变压器选型计算时，触发变压器输入电压为24V，变比为3:1，触发变压器耐压计算公式为Vp=K(2Ud+1000)，
其中：Ud为工作电压；K为系数，取2～2.5；脉冲板中Ud=700V，K取2，
最后得出Vp=4800V；根据对西门子主控板输出脉冲频率的测量，可选取变压器的Fp=10000Hz，其技术参数如下表：
C）、脉冲板的测试：脉冲板的测试包括常规检查、功能测试、测试要求及使用说明；
㈠常规检查的操作步骤如下：
①、检查焊点有无虚焊迹象，检查各管脚间有无短路现象；
②、检查各二极管焊装方向是否正确；
③、检查各接线插座焊装方向是否正确；
④、检查所有元件型号参数与精度是否正确；
㈡功能测试的操作步骤如下:
①、测试设备、工具、材料：数字万用表1块
②、测试步骤：
i、用万用表“二极管”档检查各二极管是否功能正常；
ii、用万用表“电阻”档检查各触发变压器是否功能正常（一、二次是否分别短路）；
iii、用万用表“电阻”档检查各变压器串联的电压检测电阻总阻值，是否在3.4MΩ左右；
iv、测试结束；
㈢测试要求：
①、注意操作程序，严格按照测试步骤进行，并做好测试记录；
②、测试结束后，测试设备放回原处，保持测试场地的清洁；
㈣脉冲板使用说明：
①、功能：与西门子主控板配合使用，为整流回路提供脉冲信号，并为主控板提供电压检测信号；
②、端子说明：
X111：正桥触发变压器一次信号输入端子,联接主控板；
X211：反桥触发变压器一次信号输入端子,联接主控板；
X311：电压检测信号输出端子,联接主控板；
X11～16：正桥脉冲信号输出端子；
X21～26：反桥脉冲信号输出端子；
③、PCB板布置：
PCB板的左侧从上到下依次设置有反桥触发变压器一次信号输入端子（X211）、电压检测信号输出端子（X311）、正桥触发变压器一次信号输入端子（X111），反桥触发变压器一次信号输入端子（X211）的右侧上方从左到右依次设置有反桥脉冲信号输出端子（X21）、反桥脉冲信号输出端子（X23）、反桥脉冲信号输出端子（X25）、反桥脉冲信号输出端子（X22）、反桥脉冲信号输出端子（X24）、反桥脉冲信号输出端子（X26）；电压检测信号输出端子（X311）的右侧从左到右依次设置有正桥脉冲信号输出端子（X12）、正桥脉冲信号输出端子（X14）、正桥脉冲信号输出端子（X16）、正桥脉冲信号输出端子（X11）、正桥脉冲信号输出端子（X13）、正桥脉冲信号输出端子（X15）；
3）、检测回路的改进：检测回路的改进包括电流检测回路改进、可控硅热电阻改进、散热风机速度传感器改进；
A）、电流检测回路改进：电流检测回路原装置中输入电流比较小，在改进的过程中必须使用原电路中的检测回路，经过实测电流二次侧电流为100mA，有此数据后，根据实际需要任意选择；例：一台直流电机的型号为ZD3-450LP，可以选择1600A/100mA；
B）、可控硅热电阻改进：为了保证系统的稳定性使用原装热电偶，加长了原来热电阻引线，引线使用温度传感器的K型铁氟龙线；
C）、散热风机速度传感器改进：如使用大功率的可控硅时，在系统软件中有风机转速检测及合使用时间检测，此项检测对于系统的稳定性起到关键性作用，同于本装置的电流原始比较小，没有装配过风机传感器，根据查询现有线路板上的集成电路，在本系统中采用了霍尔传感器，型号为A3144E；
4）、励磁回路的改进：励磁回路的改进要点是取样电阻的选取，如下表所示，
本发明采用精密电阻进行取样，避免了电压用分流器进行反馈取样，励磁改装后不准的情况；
所述的脉冲板设计包括以下操作步骤：
1）、直流混装模块的设计：
A）、结构总体设计电流按4000A考虑，设想形成2000-4000A通用结构；
B）、电流与电压的参数如下表所示：
C）、可控硅的参数如下表所示：
D）、选用压板螺栓：
依据《机械零件设计手册》（第二版上册）210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，按40Cr钢设计选用，
E）、压板计算：
最终数据要求：
①在达到规定压力时，压板两孔的相对变形量初定为8mm；
②压板按等强度梁设计以节约材料；
③压板用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限σb=1300MPa，屈服极限σs=1200MPa，延伸率δ=6%，参见《机械制造基础》60页，
〔σ〕=σs/n=1200/1.5=800MPa，〔σ〕为许用应力；n为安全系数，取1.5；
〔τ〕=(0.8～1.0)〔σ〕=640～800 MPa,取〔τ〕=800；
E=186～206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200GPa；
④按《机械工程手册》1卷第4-81页(表4.3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式)序号7所示的等“高截面简支梁中点受集中力”的截面情况设计压板，理由：适合于小批量加工，不用开模具；
F）、压板外形尺寸计算：
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa，〔τ〕=800MPa,E=200GPa；
②h=15mm=0.015m；
G）、铜排选用：
H）、风机选型：
已知：风速6m/s，通风面积=71728mm2=0.0717m2，
计算：要求风机流量：6*0.0717=0.4302m3/s=1549m3/h，
2）、并联风道整流模块结构设计：
A）、结构总体设计电流按5000A考虑，设想形成2000-5000A通用系统结构；
B）、电流与电压的参数如下表所示：
C）、可控硅的参数如下表所示：
D）、选用压板螺栓：
依据《机械零件设计手册》（第二版上册）210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，
按40Cr钢设计选用，为统一结构，取3寸管作为设计参照，选取螺栓公称直径M20；
E）、压板计算：
① 压板按等强度梁设计以节约材料；
② 压板能选用弹簧钢55Si2Mn和60Si2Mn，性能指标见下表：
压板选用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限σb=1300MPa，屈服极限σs=1200MPa，延伸率δ=6%，参见《机械制造基础》60页，
〔σ〕=σs/n=1200/1.5=800MPa，其中〔σ〕为许用应力；n为安全系数，取1.5；
〔τ〕=(0.8～1.0)〔σ〕=640～800 MPa，取〔τ〕=800；
E=186～206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200Gpa；
③ 按《机械工程手册》1卷第4-81页(表4.3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式)序号7所示的等“高截面简支梁中点受集中力”的截面情况设计压板，理由：适合于小批量加工，不用开模具；
F）、压板外形尺寸计算：
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa，〔τ〕=800MPa，E=200GPa；
②h=15mm=0.015m；
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa;〔τ〕=800MPa,E=200GPa；
②h=12mm=0.012m；
本发明与西门子主控板配合使用，具有400-460V、575-690V、790-830V三个等级额定输入电压，1000-4000A宽范围额定输出电流；Ⅱ象限或Ⅳ象限工作方式选择，控制方式多，选择灵活多样，保证了系统具有原装标准传动单元的快速动态响应能力、控制精度、稳定性；功率单元采用国产优质晶闸管，性能可靠、稳定，与原装传动单元具有相同的过载能力；大大减小了系统的占用空间；能为整流回路提供脉冲信号，并为主控板提供电压检测信号，具有顶尖的性能和灵活的选择特点，在直流传动领域应用中是最经济、最佳选择之一，推广应用具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明的脉冲板结构示意图。
图2是本发明的脉冲板在直流调速装置中接线示意图。
图3是图2中A部分、B部分、C部分内部结构示意图。
图4是图2中D部分、E部分、F部分内部结构示意图。
图5是图2中G部分、H部分、I部分内部结构示意图。
图6是图2中J部分内部结构示意图。
图7是图2中K部分内部结构示意图。
图8是图2中L部分内部结构示意图。
图中：X111.正桥触发变压器一次信号输入端子；X211.反桥触发变压器一次信号输入端子；X311.电压检测信号输出端子；X11～16.正桥脉冲信号输出端子；X21～26.反桥脉冲信号输出端子。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：
一种全数字直流调速模块，包括传动控制单元、脉冲板，所述的传动控制单元进行改进时，包括以下操作步骤：
1）、内部电源的改进：为了改善输出电流，大型直流电机一般采用了高电压、小电流的方式，根据不同的电压等级采用不同的取样电阻，具体计算方式根据VCR 电阻元件进行计算；
2）、触发单元的改进：触发单元的改进包括线间耐压距离计算、触发变压器选型计算、脉冲板的测试；
A)、线间耐压距离计算时，脉冲板高压部分线间最高工作电压为700V，即整流模块输出直流电压，参考GB 4588.3—88《印制电路板的设计和使用》，以及传动装置执行的GB/T3797，选取爬电距离为14mm；考虑到印制板的涂覆层能提高导线间的允许电压，电压为700V的导线之间的耐压距离小于14mm；
B)、触发变压器选型计算时，触发变压器输入电压为24V，变比为3:1，触发变压器耐压计算公式为Vp=K(2Ud+1000)，
其中：Ud为工作电压；K为系数，取2～2.5；脉冲板中Ud=700V，K取2，
最后得出Vp=4800V；根据对西门子主控板输出脉冲频率的测量，可选取变压器的Fp=10000Hz，其技术参数如下表：
根据上述计算，选用“兵字”牌KC419/301A型触发变压器，其技术参数如下表：
C）、脉冲板的测试：脉冲板的测试包括常规检查、功能测试、测试要求及使用说明；
㈠常规检查的操作步骤如下：
①、检查焊点有无虚焊迹象，检查各管脚间有无短路现象；
②、检查各二极管焊装方向是否正确；
③、检查各接线插座焊装方向是否正确；
④、检查所有元件型号参数与精度是否正确；
㈡功能测试的操作步骤如下:
①、测试设备、工具、材料：数字万用表1块
②、测试步骤：
i、用万用表“二极管”档检查各二极管是否功能正常；
ii、用万用表“电阻”档检查各触发变压器是否功能正常（一、二次是否分别短路）；
iii、用万用表“电阻”档检查各变压器串联的电压检测电阻总阻值，是否在3.4MΩ左右；
iv、测试结束；
㈢测试要求：
①、注意操作程序，严格按照测试步骤进行，并做好测试记录；
②、测试结束后，测试设备放回原处，保持测试场地的清洁；
㈣脉冲板使用说明：
①、功能：与西门子主控板配合使用，为整流回路提供脉冲信号，并为主控板提供电压检测信号；
②、端子说明：
X111：正桥触发变压器一次信号输入端子,联接主控板；
X211：反桥触发变压器一次信号输入端子,联接主控板；
X311：电压检测信号输出端子,联接主控板；
X11～16：正桥脉冲信号输出端子；
X21～26：反桥脉冲信号输出端子；
③、PCB板布置：
如图1所示，PCB板的左侧从上到下依次设置有反桥触发变压器一次信号输入端子（X211）、电压检测信号输出端子（X311）、正桥触发变压器一次信号输入端子（X111），反桥触发变压器一次信号输入端子（X211）的右侧上方从左到右依次设置有反桥脉冲信号输出端子（X21）、反桥脉冲信号输出端子（X23）、反桥脉冲信号输出端子（X25）、反桥脉冲信号输出端子（X22）、反桥脉冲信号输出端子（X24）、反桥脉冲信号输出端子（X26）；电压检测信号输出端子（X311）的右侧从左到右依次设置有正桥脉冲信号输出端子（X12）、正桥脉冲信号输出端子（X14）、正桥脉冲信号输出端子（X16）、正桥脉冲信号输出端子（X11）、正桥脉冲信号输出端子（X13）、正桥脉冲信号输出端子（X15）；
3）、检测回路的改进：检测回路的改进包括电流检测回路改进、可控硅热电阻改进、散热风机速度传感器改进；
A）、电流检测回路改进：电流检测回路原装置中输入电流比较小，在改进的过程中必须使用原电路中的检测回路，经过实测电流二次侧电流为100mA，有此数据后，根据实际需要任意选择；例：一台直流电机的型号为ZD3-450LP，可以选择1600A/100mA；本例中选用了比较好的电流互感器北京新创四方电子有限公司（兵字TA7888-F44）；
B）、可控硅热电阻改进：为了保证系统的稳定性使用原装热电偶，加长了原来热电阻引线，引线使用温度传感器的K型铁氟龙线；
C）、散热风机速度传感器改进：如使用大功率的可控硅时，在系统软件中有风机转速检测及合使用时间检测，此项检测对于系统的稳定性起到关键性作用，同于本装置的电流原始比较小，没有装配过风机传感器，根据查询现有线路板上的集成电路，在本系统中采用了霍尔传感器，型号为A3144E；
4）、励磁回路的改进：励磁回路的改进要点是取样电阻的选取，如下表所示，
本发明采用精密电阻进行取样，避免了电压用分流器进行反馈取样，励磁改装后不准的情况；
所述的脉冲板设计包括以下操作步骤：
1）、直流混装模块的设计：
A）、结构总体设计电流按4000A考虑，设想形成2000-4000A通用结构；
B）、电流与电压的参数如下表所示：
C）、可控硅的参数如下表所示：
D）、选用压板螺栓：
依据《机械零件设计手册》（第二版上册）210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，按40Cr钢设计选用，
E）、压板计算：
最终数据要求：
①在达到规定压力时，压板两孔的相对变形量初定为8mm；
②压板按等强度梁设计以节约材料；
③压板用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限σb=1300MPa，屈服极限σs=1200MPa，延伸率δ=6%，参见《机械制造基础》60页，
〔σ〕=σs/n=1200/1.5=800MPa，〔σ〕为许用应力；n为安全系数，取1.5；
〔τ〕=(0.8～1.0)〔σ〕=640～800 MPa,取〔τ〕=800；
E=186～206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200GPa；
④按《机械工程手册》1卷第4-81页(表4.3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式)序号7所示的等“高截面简支梁中点受集中力”的截面情况设计压板，理由：适合于小批量加工，不用开模具；
F）、压板外形尺寸计算：
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa，〔τ〕=800MPa,E=200GPa；
②h=15mm=0.015m；
G）、铜排选用：
H）、风机选型：
已知：风速6m/s，通风面积=71728mm2=0.0717m2，
计算：要求风机流量：6*0.0717=0.4302m3/s=1549m3/h，
2）、并联风道整流模块结构设计：
A）、结构总体设计电流按5000A考虑，设想形成2000-5000A通用系统结构；
B）、电流与电压的参数如下表所示：
C）、可控硅的参数如下表所示：
D）、选用压板螺栓：
依据《机械零件设计手册》（第二版上册）210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，
按40Cr钢设计选用，为统一结构，取3寸管作为设计参照，选取螺栓公称直径M20；
E）、压板计算：
④ 压板按等强度梁设计以节约材料；
⑤ 压板能选用弹簧钢55Si2Mn和60Si2Mn，性能指标见下表：
压板选用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限σb=1300MPa，屈服极限σs=1200MPa，延伸率δ=6%，参见《机械制造基础》60页，
〔σ〕=σs/n=1200/1.5=800MPa，其中〔σ〕为许用应力；n为安全系数，取1.5；
〔τ〕=(0.8～1.0)〔σ〕=640～800 MPa，取〔τ〕=800；
E=186～206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200Gpa；
⑥ 按《机械工程手册》1卷第4-81页(表4.3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式)序号7所示的等“高截面简支梁中点受集中力”的截面情况设计压板，理由：适合于小批量加工，不用开模具；
F）、压板外形尺寸计算：
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa，〔τ〕=800MPa，E=200GPa；
②h=15mm=0.015m；
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa;〔τ〕=800MPa,E=200GPa；
②h=12mm=0.012m；
具体实施时，本发明的脉冲板在直流调速装置中接线如图2所示，本发明的脉冲板主要功能如下:
1）、与主控板进行信号传输；2）、测量电枢电压的实际值；3）、测量电枢电流的实际值；4）、测量电网电压的实际值；5）、确定桥组类型；6）、确定额定电流；7）、确定最大桥组温度；8）、与脉冲变压器板NIT相联，输出脉冲信号；
端子定义:
X413：连接控制电路发出的脉冲信号(正桥)；
X513: 连接控制电路发出的脉冲信号(反桥)；
X613: 连接控制电路发出的脉冲信号(正桥/反桥)；
X12: 连接主控板测量信号(NMC:X12)；
X13: 连接主控板脉冲信号(NMC:X13)；
电网电压测量:
X1: 连接同步变压器二次U相；
X2: 连接同步变压器二次V相；
X3: 连接同步变压器二次W相；
电枢电压测量:
X4: 连接直流输出作为电压反馈；
X5: 连接直流输出作为电压反馈；
电枢电流测量:
1）、由互感器检测:(X23-1,2)&(X24-1,2)或(X23-1,2)&(X25-1,2)或(X24-1,2)与(X25-1,2)；
2）、直流信号检测:(X23-1,2)或(X24-1,2)或(X25:1,2)。
本发明的脉冲板检测：
一）、常规检查：
1．检查焊点无虚焊迹象；管脚间无短路现象；
2. 检查半导体元器件，集成电路的插入方向正确；
3. 检查所使用的器件的参数和精度与清单一致；
二）、功能测试：
1.测试设备：48V稳压电源一台，万用表两块，导线若干，三相调压器一台，50：1电流互感器两个，电炉两个；
2．测试线路：X13的A4接+48V，X13的A2接0V；
3．测试步骤：
1）、根据电阻R123-R128的大小和上面的封线情况计算电阻值，用万用表电阻档测量U1端子与X12 A7端的电阻值的大小，应相等；
2）、根据电阻R133-R138的大小和上面的封线情况计算电阻值，用万用表电阻档测量V1端子与X12 A2端的电阻值的大小，应相等；
3）、根据电阻R143-R148的大小和上面的封线情况计算电阻值，用万用表电阻档测量W1端子与X12 A1端的电阻值的大小，应相等；
4）、根据电阻R153-R158的大小和上面的封线情况计算电阻值，用万用表电阻档测量C1端子与X12 A6端的电阻值的大小，应相等；
5）、根据电阻R163-R168的大小和上面的封线情况计算电阻值，用万用表电阻档测量D1端子与X12 B1端的电阻值的大小，应相等；
6）、分别测量X12 A7与X12 B2 ，X12 A2与X12 B2 ，X12 A1与X12 B2 ，X12 A6与X12 B2， X12 B1与X12 B2的电阻值应分别与R104-R100的值相等；
7）、把电炉接在变压器的两输出端，电流互感器分别接在电路的两个回路中，互感器的两输出端分别接X23 1，X23 2和X24 1，X24 2，将一电流表串在互感器回路中，测量电流，用电压表测量X12 B3，X12 B2和X12 B4，X12 B2输出电压，根据U=I*R，判断结果是否相等，调节变压器输出电压，再检查测试结果；
8）、接通+48V电源，X13 A5 接+48V，测量V109的DS电阻应为0，X13 A7 接+48V，测量V111的DS电阻应为0；
9）、测量X13 B2，X13 B1的电阻应与实际相等；
10）、测量X13 B8 应与X213 B10，X213 A10，X113 B10，X113 A10，X513 B10，X513 A10，相连；
11）、同理测量X13 A7，X13 A1，X13 B7，X13 A5，X13 B6，X13 B5，X13 B4，X13 A4，X13 B3，X13 A2及与其相连端；
三）、测试要求：
1）. 严格按照测试步骤进行，并做好测试记录；
2）. 测试结束后，测试设备放回原处，保持测试场地的清洁；
3）．测试结束后，送检。
本发明具有以下特点：
1）、选择灵活：能为用户提供了多种选择，能够适应于多种控制方式；SIEMENS 6RA80控制，400-460V、575-690V、790-830V三个等级额定输入电压，1000-4000A宽范围额定输出电流；Ⅱ象限或Ⅳ象限工作方式选择；
2）、性能优越：采用SIEMENS 6RA80标准传动控制单元，保证了系统具有原装标准传动单元的快速动态响应能力、控制精度、稳定性；功率单元采用国产优质晶闸管，性能可靠、稳定，与原装传动单元具有相同的过载能力；避免了SIEMENS 2000A以上装置需要并联才能实现的弊端，本发明采用SIEMENS控制的单台模块输出电流可以达到4000A；
3）、模块化设计：大大减小了系统的占用空间，2个柜体就可以组成1套完整的直流电机传动设备；
4）、结构紧凑：采用强迫风冷冷却方式，具有并联风道和传统的串联风道结构形式；开发独特的散热器，构成独特的并联风道散热系统；相同电流，不同电压等级和控制方式的传动模块具有相同的外形尺寸和安装尺寸；独特的左右出线（R8）对称结构，使多台模块非常容易地实现并联或十二脉波工作。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种全数字直流调速模块，包括传动控制单元、脉冲板，其特征在于：所述的传动控制单元进行改进时，包括以下操作步骤：
1）、内部电源的改进：为了改善输出电流，大型直流电机一般采用了高电压、小电流的方式，根据不同的电压等级采用不同的取样电阻，具体计算方式根据VCR 电阻元件进行计算；
2）、触发单元的改进：触发单元的改进包括线间耐压距离计算、触发变压器选型计算、脉冲板的测试；
A)、线间耐压距离计算时，脉冲板高压部分线间最高工作电压为700V，即整流模块输出直流电压，参考GB 4588.3—88《印制电路板的设计和使用》，以及传动装置执行的GB/T3797，选取爬电距离为14mm；考虑到印制板的涂覆层能提高导线间的允许电压，电压为700V的导线之间的耐压距离小于14mm；
B)、触发变压器选型计算时，触发变压器输入电压为24V，变比为3:1，触发变压器耐压计算公式为Vp=K(2Ud+1000)，
其中：Ud为工作电压；K为系数，取2～2.5；脉冲板中Ud=700V，K取2，
最后得出Vp=4800V；根据对西门子主控板输出脉冲频率的测量，可选取变压器的Fp=10000Hz，其技术参数如下表：
C）、脉冲板的测试：脉冲板的测试包括常规检查、功能测试、测试要求及使用说明；
㈠常规检查的操作步骤如下：
①、检查焊点有无虚焊迹象，检查各管脚间有无短路现象；
②、检查各二极管焊装方向是否正确；
③、检查各接线插座焊装方向是否正确；
④、检查所有元件型号参数与精度是否正确；
㈡功能测试的操作步骤如下:
①、测试设备、工具、材料：数字万用表1块
②、测试步骤：
i、用万用表“二极管”档检查各二极管是否功能正常；
ii、用万用表“电阻”档检查各触发变压器是否功能正常（一、二次是否分别短路）；
iii、用万用表“电阻”档检查各变压器串联的电压检测电阻总阻值，是否在3.4MΩ左右；
iv、测试结束；
㈢测试要求：
①、注意操作程序，严格按照测试步骤进行，并做好测试记录；
②、测试结束后，测试设备放回原处，保持测试场地的清洁；
㈣脉冲板使用说明：
①、功能：与西门子主控板配合使用，为整流回路提供脉冲信号，并为主控板提供电压检测信号；
②、端子说明：
X111：正桥触发变压器一次信号输入端子,联接主控板；
X211：反桥触发变压器一次信号输入端子,联接主控板；
X311：电压检测信号输出端子,联接主控板；
X11～16：正桥脉冲信号输出端子；
X21～26：反桥脉冲信号输出端子；
③、PCB板布置：
PCB板的左侧从上到下依次设置有反桥触发变压器一次信号输入端子（X211）、电压检测信号输出端子（X311）、正桥触发变压器一次信号输入端子（X111），反桥触发变压器一次信号输入端子（X211）的右侧上方从左到右依次设置有反桥脉冲信号输出端子（X21）、反桥脉冲信号输出端子（X23）、反桥脉冲信号输出端子（X25）、反桥脉冲信号输出端子（X22）、反桥脉冲信号输出端子（X24）、反桥脉冲信号输出端子（X26）；电压检测信号输出端子（X311）的右侧从左到右依次设置有正桥脉冲信号输出端子（X12）、正桥脉冲信号输出端子（X14）、正桥脉冲信号输出端子（X16）、正桥脉冲信号输出端子（X11）、正桥脉冲信号输出端子（X13）、正桥脉冲信号输出端子（X15）；
、检测回路的改进：检测回路的改进包括电流检测回路改进、可控硅热电阻改进、散热风机速度传感器改进；
A）、电流检测回路改进：电流检测回路原装置中输入电流比较小，在改进的过程中必须使用原电路中的检测回路，经过实测电流二次侧电流为100mA，有此数据后，根据实际需要任意选择；例：一台直流电机的型号为ZD3-450LP，可以选择1600A/100mA；
B）、可控硅热电阻改进：为了保证系统的稳定性使用原装热电偶，加长了原来热电阻引线，引线使用温度传感器的K型铁氟龙线；
C）、散热风机速度传感器改进：如使用大功率的可控硅时，在系统软件中有风机转速检测及合使用时间检测，此项检测对于系统的稳定性起到关键性作用，同于本装置的电流原始比较小，没有装配过风机传感器，根据查询现有线路板上的集成电路，在本系统中采用了霍尔传感器，型号为A3144E；
、励磁回路的改进：励磁回路的改进要点是取样电阻的选取，如下表所示，
本发明采用精密电阻进行取样，避免了电压用分流器进行反馈取样，励磁改装后不准的情况。
2.根据权利要求1所述的一种全数字直流调速模块，其特征在于：所述的脉冲板设计包括以下操作步骤：
1）、直流混装模块的设计：
A）、结构总体设计电流按4000A考虑，设想形成2000-4000A通用结构；
B）、电流与电压的参数如下表所示：
C）、可控硅的参数如下表所示：
D）、选用压板螺栓：
依据《机械零件设计手册》（第二版上册）210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，按40Cr钢设计选用，
E）、压板计算：
最终数据要求：
①在达到规定压力时，压板两孔的相对变形量初定为8mm；
②压板按等强度梁设计以节约材料；
③压板用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限σb=1300MPa，屈服极限σs=1200MPa，延伸率δ=6%，参见《机械制造基础》60页，
〔σ〕=σs/n=1200/1.5=800MPa，〔σ〕为许用应力；n为安全系数，取1.5；
〔τ〕=(0.8～1.0)〔σ〕=640～800 MPa,取〔τ〕=800；
E=186～206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200GPa；
④按《机械工程手册》1卷第4-81页(表4.3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式)序号7所示的等“高截面简支梁中点受集中力”的截面情况设计压板，理由：适合于小批量加工，不用开模具；
F）、压板外形尺寸计算：
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa，〔τ〕=800MPa,E=200GPa；
②h=15mm=0.015m；
G）、铜排选用：
H）、风机选型：
已知：风速6m/s，通风面积=71728mm2=0.0717m2，
计算：要求风机流量：6*0.0717=0.4302m3/s=1549m3/h，
、并联风道整流模块结构设计：
A）、结构总体设计电流按5000A考虑，设想形成2000-5000A通用系统结构；
B）、电流与电压的参数如下表所示：
C）、可控硅的参数如下表所示：
D）、选用压板螺栓：
依据《机械零件设计手册》（第二版上册）210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，
按40Cr钢设计选用，为统一结构，取3寸管作为设计参照，选取螺栓公称直径M20；
E）、压板计算：
压板按等强度梁设计以节约材料；
压板能选用弹簧钢55Si2Mn和60Si2Mn，性能指标见下表：
压板选用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限σb=1300MPa，屈服极限σs=1200MPa，延伸率δ=6%，参见《机械制造基础》60页，
〔σ〕=σs/n=1200/1.5=800MPa，其中〔σ〕为许用应力；n为安全系数，取1.5；
〔τ〕=(0.8～1.0)〔σ〕=640～800 MPa，取〔τ〕=800；
E=186～206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200Gpa；
按《机械工程手册》1卷第4-81页(表4.3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式)序号7所示的等“高截面简支梁中点受集中力”的截面情况设计压板，理由：适合于小批量加工，不用开模具；
F）、压板外形尺寸计算：
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa，〔τ〕=800MPa，E=200GPa；
②h=15mm=0.015m；
已知数据：
①采用55Si2Mn弹簧钢〔σ〕=800MPa;〔τ〕=800MPa,E=200GPa；
②h=12mm=0.012m；
。
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