CN203522591U - 一种直流调速装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种直流调速装置，其特征在于：所述的装置为电枢进线电源连接大功率柜后给直流电机电枢绕组供电，控制单元产生励磁触发脉冲给晶闸管模块，晶闸管模块连接励磁进线电源给直流电机励磁绕组供电，由于采用上述的结构，本实用新型的优点在于：1、利用成本相对较低的国产大功率柜和晶闸管模块构成直流调速装置，降低生产成本；2、利用低成本高性能控制单元，保证调速装置满足生产需求。

Description

一种直流调速装置
技术领域
本实用新型涉及电气传动领域，特别涉及一种直流调速装置。 
背景技术
全数字直流调速装置以其良好的控制性能在冶金行业得到了广泛的应用，特别是西门子SIMOREG DC Master6RA70系列得到广大用户的认同。但是大容量的6RA70原装装置价格昂贵，而国产的调速装置又无法达到生产所需的各项性能指标。 
以直流额定输出660Vdc,2600A，4Q为例，西门子6RA70原装装置价格约30万元人民币，全套系统（包含其他元器件、柜体、辅材、成套等）约36万元人民币，生产投入巨大。 
针对上述的问题，提供一种新型的直流调速装置，在保证其高性能指标的同时能够大幅度降低了设备投资是现有技术需要解决的问题。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种直流调速装置，在保证其高性能指标的同时能够大幅度降低了设备投资。 
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，一种直流调速装置，其特征在于：所述的装置为电枢进线电源连接大功率柜后给直流电机电枢绕组供电，控制单元产生励磁触发脉冲给晶闸管模块，晶闸管模块连接励磁进线电源给直流电机励磁绕组供电，利用成本相对较低的国产大功率柜和晶闸管模块构成直流调速装置从而降低生产成本。 
所述的控制单元为15A4Q西门子SIMOREG DC Master6RA70装置中的主控单元，保证调速装置的高性能。 
所述的主控单元包含有斜波函数发生器、速度调节器、电流调节器、触发器与逻辑控制器。 
所述的控制单元通过采样接口板采集大功率柜的电枢电流、电枢进线电压、直流输出电压；并且通过脉冲功放板将电枢触发脉冲传递给大功率柜。 
所述的大功率柜中的晶闸管采用反并联结构，晶闸管冷却为铜材叶片组成的散热器水平放置，使得空气能够垂直流通，提高了散热能力。 
所述的大功率柜中晶闸管元件设有桥臂快速熔断器对晶闸管进行大电流保护。 
所述的控制单元连接脉冲功放板，脉冲功放板在脉冲输入端采用光耦管隔离。 
所述的晶闸管模块组成的励磁回路在直流侧设置一个高精度150mv的电流分流器，扩大励磁容量。 
一种直流调速装置，由于采用上述的结构，本实用新型的优点在于：1、利用成本相对较低的国产大功率柜和晶闸管模块构成直流调速装置，降低生产成本；2、利用低成本高性能控制单元，保证调速装置满足生产需求。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明； 
图1为本实用新型一种直流调速装置的结构示意图； 
在图1中，1、大功率柜；2、直流电机；3、控制单元；4、采样接口板；5、晶闸管模块；6、脉冲功放板；7、励磁板。 
具体实施方式
目前国产大功率的晶闸管元件技术成熟。本实用新型为“以小拖大”直流调速装置，即控制系统核心部分采用小容量的西门子原装6RA70装置，功率单 元配以国产晶闸管组成的大功率柜，这样既完全具有6RA70的高性能指标，又大幅度降低了设备投资。 
具体的如图1所示，本实用新型为电枢进线电源连接大功率柜1后给直流电机2电枢绕组供电，控制单元3产生励磁触发脉冲给晶闸管模块5，晶闸管模块5连接励磁进线电源给直流电机励磁绕组供电，利用成本相对较低的国产大功率柜1和晶闸管模块5构成直流调速装置从而降低生产成本。控制单元3为15A4Q西门子SIMOREG DC Master6RA70装置中的主控单元，保证调速装置的高性能。 
控制单元3通过采样接口板4采集电枢电流、电枢进线电压、直流输出电压等信号；并且通过脉冲功放板6将电枢触发脉冲传递给大功率柜1。 
本实用新型的主回路采用三相桥式全控整流供电，采用国产晶闸管组成大功率整流柜，要求四象限运行（4Q）时，晶闸管采用反并联结构形式。对于单功率柜直流额定输出电流超过2000A以上的，晶闸管冷却采用铜材叶片组成的散热器水平放置，空气能够垂直流通，提高了散热能力。这样主回路整流柜就不需并联了，既简化了主回路结构又避免了并联功率柜带来的均流系数问题。为可靠的保护晶闸管元件还设有桥臂快速熔断器对晶闸管进行大电流保护；桥臂阻容元器件对晶闸管进行换向过电压保护；交直流抑制过电压装置对晶闸管进行操作过电压及静电感应过电压保护。 
本实用新型的调节控制回路采用一台15A4Q西门子SIMOREG DC Master6RA70装置中的控制单元3为核心，并配以自制的脉冲功放板6，为晶闸管大功率柜1提供正确可靠的触发脉冲。主控单元1包含有斜波函数发生器（给定积分器）、速度调节器、电流调节器、触发器与逻辑控制器等部分。由于采用“以小拖大”方式，因此通过采样接口板4把电枢直流电压、电枢电流、与三相进 线电压等信号送到主控单元3。通过刷写EEPROM数据，使小容量的6RA70装置额定电流、电压参数值与所需实际的容量一致。 
本实用新型的励磁主回路采用一个100A/1400V晶闸管模块5和一个100A/1400V二极管模块组成单相桥式整流电路供电。其控制回路还是利用6RA70装置中控制单元3，以保证基速以下为恒磁，而基速以上为弱磁调速，并采用励磁电流内环与电势外环的双闭环调节系统。接口板利用原装装置中C98043-A7010励磁板，接入励磁进线电压，引出励磁脉冲线至晶闸管模块5的G极，去除原板上励磁电流实际值采样电阻，通过直流回路设置电流分流器把毫伏信号接入作为励磁电流反馈。 
具体实施时西门子6RA70装置内EEPROM芯片是ATMEL公司AT25128产品，通过编程器可读取该芯片中数据，找到相应的地址修改数据后重新写入EEPROM,这样就使小容量6RA70装置的额定电流、电压参数值与所需的容量一致。极大方便了调试与维护工作。 
电枢三相进线电压（U1、V1、W1）与直流输出电压（1C1、1D1）信号接入采样接口板4，经6RA70装置内CA98043-A7002板引至接口板的正、反组桥脉冲线中5个晶闸管T14、T16、T12、T15、T25的阴极线引入主板采样，与西门子原装装置取样接线相同。当进线电压超过575V时，需在自制的采样接口板4配置合适的分压电阻，对进线电压（U1、V1、W1）和直流电压（1C1、1D1）进行分压取样处理。自制的脉冲功放板6在脉冲输入端采用光耦管隔离。 
电枢电流实际值通过电枢主回路U1、W1二相各配置1个二次侧为0.1A的电流互感器采样，经采样接口板端子过渡后直接接入6RA70装置内CA98043-A7002板X3端子，一定要注意电流互感器放置的方向及二次侧同名端的正确接线。 
15A4Q6RA70原装装置自身励磁额定电流为3A,励磁板7（CA98043-A7010）上电流实际值的取样电阻（R1、R2）为100mΩ两联，这样就能计算出励磁电流反馈为100%时采样电压。U=I励磁额定*R1//R2=3*50=150mv。因此在励磁直流回路中设置一个高精度150mv的电流分流器，去除励磁板7的采样电阻（R1、R2），接入此毫伏信号作为反馈。励磁容量也就扩大了。 
本实用新型的调试步骤与西门子6RA70原装装置基本相同。在正式调试前有3个波形必须要检测： 
（1）脉冲波形检测： 
步骤一:电枢回路进线不送电，通过参数U840设置轮流模拟发脉冲，在功率柜相应的晶闸管上测量脉冲波形。此波形为单脉冲，检查脉冲整形度、幅值以及是否一一对应。 
步骤二:电枢回路进线不送电,在采样接口板上拆下电枢三相进线电压（U1、V1、W1）信号线，接入三相交流380V临时电源，运行装置，依次测量功率柜正反组晶闸管脉冲波形。此波形为双窄脉冲，检查脉冲角度、对称度、幅值以及是否有干扰脉冲。 
（2）电枢电流波形： 
出厂调试时，可采用主回路进线侧接入三相交流低电压（20Vac）,输出侧短接，运行装置，电流环开环，从120°开始慢慢推α角，用示波器测量CUD1板上X175:12、13端子（实际电流）。检查波形波头数、波头对称度以及实际电流的反馈值与真正电流值是否相等。 
（3）励磁输出直流电压波形： 
出厂调试时，可采用励磁回路输出侧接大容量电阻负载，示波器测量励磁 直流输出电压波形，励磁回路进线送电，通过设置参数P257停机励磁电流值来检查励磁输出波形及励磁电流的反馈值与真正电流值是否相等。 
通过实践证明，本实用新型控制性能好，可靠性高，可以满足高动态品质与高调速精度的要求。对传动系统的控制采用了灵活多样的软件模块，可以满足各种不同控制的要求，并具备调速系统最佳控制性能的自动优化功能，还提供了对传动系统完备的监控保护与故障自诊断功能，与6RA70原装装置可以媲美，并且极大地降低了投资成本。 
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种直流调速装置，其特征在于：所述的装置为电枢进线电源连接大功率柜（1）后给直流电机（2）电枢绕组供电，控制单元（3）产生励磁触发脉冲给晶闸管模块（5），晶闸管模块（5）连接励磁进线电源给直流电机（2）励磁绕组供电。 
2.根据权利要求1所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的控制单元（3）为15A4Q西门子SIMOREG DC Master6RA70装置中的主控单元。 
3.根据权利要求1所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的控制单元（3）设有斜波函数发生器、速度调节器、电流调节器、触发器与逻辑控制器。 
4.根据权利要求1或2所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的控制单元（3）通过采样接口板（4）采集电枢电流、电枢进线电压、大功率柜（1）的直流输出电压等信号；并且通过脉冲功放板（6）将电枢触发脉冲传递给大功率柜（1）。 
5.根据权利要求1所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的大功率柜（1）中的晶闸管采用反并联结构，晶闸管冷却为铜材叶片组成的散热器水平放置，使得空气能够垂直流通，提高了散热能力。 
6.根据权利要求1所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的大功率柜（1）中晶闸管元件设有桥臂快速熔断器对晶闸管进行大电流保护。 
7.根据权利要求1所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的控制单元（3）中设有脉冲功放板，脉冲功放板在脉冲输入端采用光耦管隔离。 
8.根据权利要求1所述的一种直流调速装置，其特征在于：所述的晶闸管模块（5）组成的励磁回路在直流侧设置一个高精度150mv的电流分流器。 
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