CN2259716Y - 三相全控可控硅直流调速装置 - Google Patents

Abstract

本设计属于一种直流调速电源装置，其结构由三相整流电路，触发控制电路及调节控制电路组成，整流电路为由共阴极及共阳极可控硅串联组成，前面为调节控制电路，有软被动电路，速度调节器，电流调节器及双脉冲触发电路，直接控制可控硅，另外有保护电路，实现负载电机宽范围速度调控。优点：线路设计合理，结构紧凑，安装、使用、调试方便，性能稳定，抗干扰能力强，控制灵活。

Description

三相全控可控硅直流调速装置

本实用新型属于电机调速装置。

长期以来，直流(dc)电动机用于各种调速传动中，由于它具有多方面的控制特性，故在工业中得到广泛的运用，直流电动机能提供牵引传动所需的高启动力矩，也易于实现在额定转速上下宽范围的速度调节，而且与交流(ac)电动机相比较它所需的控制方法更为简便经济，目前直流调速方法多采用电流反馈的方法，剩用大功率元件驱动可控硅，采用未端的单一输出电流反馈到前级的输入电路中，优点是结构简单，使用方便，但其不足是控制精度低，范围窄，单级控制易受干扰，功放级采用大功率元件，结构复杂，控制不灵活，易受外电网影响，有时难以实现有效调速控制。

本实用新型的目的提供一种三相全控可控硅真流调速装置，与直流电机构成直流调速系统，采用电枢电流，电中枢电压或马达转速双闭环控制，具有无级调速PI调节，具有电流自动限制等完备调节，控制和保护功能，可以在宽范围内平稳地控制马达转速，实现高精度的转速转矩及张力的控制。

本实用新型结构设计结合实施例加以说明：

图1为三相全控可控硅直流调速装置控制方框图；

图2为三相全控可控硅直流调速装置可控硅连接电原理图；

图3为三相全控可控硅直流调速装置触发控制电路电原理图；

图4为三相全控可控硅直流调速装置驱动可控硅电原理图；

图5为三相全控可控硅直流调速装置调节控制电路电原理图；

图6为三相全控可控硅直流调速装置电流调节器电原理图；

图7为三相全控可控硅直流调速装置保护电路电原理图；

图8为三相全控可控硅直流调速装置保护电路之封锁电路。

该电路结构由附图所示，其结构由三相整流电路，触发控制电路及调节控制电路组成，其中调节控制电路前面为软启动电路，输出联接到速度调节器，速度调节器输出联接电流调节器，调节器输出联接到触发控制电路，触发控制电路前面为三相RCT型滤波网络，输出联接触发电路，为双窄脉冲组合电路，组合电路输出联接可控硅功率驱动电路，驱动电路联接器四组三相可控硅电路，电路输出联接负载。其详细结构是本直流调速装置由三相整流电路，触发控制电路及调节控制电路组成，其中三相整流电路(如图2所示)是由共阴极组的三个可控硅W₁、W₂、W₃和其阳极的三个可控硅W₄、W₅、W₆串联组成，″+″A^*端为正极性，″-″A端为负极性，电流从正A^*端流出来经过负载(电机)流进一A端，负载串接在共阴极点和共阳极点之间，触发控制电路是根据整流电路的需要产生高精度，6列双脉冲，触发三相全控桥的6个可控硅，电路包括：PCT型滤波网路，触发电路、双窄脉冲组合电路、功率驱动电路、其中触发电路是三相同步电压分别通过PCT型滤波网路加到由N₅、N₆、N₇三块，TCA785组件组成的三相全控桥触发电路，联接输入组件5脚，由电流调节器输出的电压端W，联接组件TCA785脚11，这个电压为移相电压，组件TCA785脚14，15输出，每个组件输出14，15脚经双路二极管与放大器组件ULN2003输入端联接，对应输出端经限流电阻与变压器T₁、T₄、T₃、T₆、T₅、T₂原边一端相接，所有原边另一端联接的共电源P24端，变压器付端经二极管后联接可控硅模块I的W_1G W_4G，可控硅模块II的W_3G W_6G和可控硅模块III的W_5G W2G。变压器付边另一端分别接可控硅模块W_1K W_4K模块II的W_8K W_6K和模块III的W_5KW_2K，可控硅模块均含W₁、W₄、W₃、W₆、W₅、W₂2个可控硅，调节控制电路包括软启动电路，速度调节器，电流调节器和电流保护电路(如图5，6所示)其中软启动电路如图5所示，它是由N₂(I)及N₂(II)两个运放大器构成的积分放大器，前面N₂(I)作为反馈电压比较器，串接N₂(II)积分放大器，N₂(II)放大器的输出端联接速度调节器，同时经电阻R₁₉反馈联接N₂(I)的输入端，速度调节器为比例积分调节器，在放大器N₂(II)的反馈支路内引入电阻R₃₇，电容C₃₈构成了PI调节器，输入端为T型滤波器，输出端由2个电位器经放大器正反相二极管联接到N₂(III)输入端，速度调节器输出端联接电流调节器，电流调节器(如图6所示)它是以电枢电流为主反馈，由电流互感检测出电路电流通过电流反馈后输入到x端，速度调节器之输出经电阻联接到放大器N₂(II)输入端，由电源取样电压并接正反相二极管联接放大器N₂(II)另一输入端(如图6所示)电流调节器的输出端W联接整流电路TCA785的输入端11脚；最后为电流保护电路，是用来限制电路最大工作电流的电路，其电路如图7所示，取样电位器R063输出端联接放大器N₄输入端，电流互感器测来的电流值以电压形式加到x端，放大器输出通过三极管控制继电器，有常开节点3，节点3接有N₁₀(如图8)放大器N₄-8端输出+15v电压，经R₄，R₅联接场效应管V₆V₇，分别为软被动电路和速度调节器，用来封锁此电路。

其工作原理：三相整流电路对共阴极组和共阳极组可控硅同时导通，它的移相角α是相同的，任何时刻都要求两个可控硅同时通导，只有这样才能有整流电流。+A^*端为″+″极性，-A端为″-″负性。电流从+A^*端流出来经过负载(电机)流进-A端，负载串接在共阴极点和共阳极点之间，这说明，在任何瞬间都有两个可拉硅(共阴极组某一相的可控硅和共阳极组另一相的可控硅)同时导通。

对于三相全控桥式电路，在2π周期内，电压有六次脉动整流电压波形为线电压的一部分，当电流连续的，输出平均电压 ，每个可控硅持续导通120°，每隔60°有一个可控硅换相，每瞬间有两个可控硅同时导通。因此，要求触发脉冲宽度为大于60°的宽脉冲或间距为60°的双窄脉冲。可控硅以60°的间隔被开通，电机的端电压的脉动为每周6个。由于可控硅以较快的速率被触发，所以，电动机的电几乎是连续的。

三相同时步电压分别通过RCT型滤波网路加到由三块TCA785组件组成的三相全控桥触发电路。(加到每块组件的5脚)。由电流调节器输出的电压(W端)加到每块组件的脚11，这个电压为移相电压。在同步电压作用下，组件内由TCA785生成锯齿波电压，该电压与移相电压比较后产生受移相电压控制的输出触发脉冲，由组件TCA785脚14，15输出。调整电位器B510,610,710可以改变锯齿波斜事，调整输出脉冲的相位，输出脉冲的衰度由C_o决定。由N₅、N₆、N₇输出的脉冲相位差为120°，N₅-14，N₆-14，N₇-14输出的脉冲分别相差180°。二极管V503，V504；V603，V604；V703，V704的正V603和V506；V605和V504；V703和V606及V705和V604的负端相接，构成二极管″或″电路。当N₅、N₆、N₇的输的脉冲为0°，180°；120°，300°；240°，60°时，它输出的双窄脉冲的相位分别为0°，60°；180°，240°；120°，180°；300°，0°；240°，300°；60°，120°二者之间的相位差为60°。上列的6路双窄脉冲分别接W8(ULN2003)组件1，2，3，4，5，6脚，8角接地，9脚通过二极管V_∞接至P24。与N₆的1，2，3，4，5，6脚相对应的16，15，14，13，12，11脚输出的双窄脉冲串是经过功放的，直接送到限流电阻R513，R515，R613，R615，R713，R715与KCB674/211B脉冲变压器T₁，T₄；T₃，T₆；T₅，T₂的原边2相接，每个脉冲变压器的原边1端同接P24。脉冲变压器副边5端分别接二极管V507，V508；V607，V608；V707，V780的正端。

调节控制电路

调节控制电路包括软起动电路，速度调节器，电流调节器和电流保护电路，它是决定封闭环控制系统的关键环节。

(1)软启动电路

软启动电路如图5所示，它是由N₂(I)及N₂(II)两个运算放大器构成，积分放大器它有很好的线性度。N₂(I)作为反馈电压比较器，N₂(I)为积分放大器。当实然加一个正给定电压时Ugb时，由于N₂(I)的开环放大倍数很大，其输出立刻达到限值，在限幅电压作用下，N₂(II)的输出电压U_gd按线性增长并经电阻R19反馈给N₂(I)的输入端3.当给定积分器的输出电压上升到与Ugd相等时N₂(II)停止积分。所以，给定积分恰的输出电压最后就是给完电压Ugd，两者数值相等极性相反。下降时也样。上升和下降的斜率由积分时间常数T＝RC和N₂(I)的限幅值决定，改变限幅值就能改变积分输出电压上升和下降的斜率，以此来调节启动电流的大小。

速度调节器

这里的速度调节器是比例积分调节器。在运算放大器N₂(III)的反馈支路内引入电阻R37和电路C38就构成了常见的PI调节器。电路的特点是在输入端接入一个T型滤波器，以使滤去信号中的高频干扰，输出电压经二极管，运放器限幅，限制输出电压的正负。

(3)电流调节器

电流调节器也是比例积分调节器与速度调节器相似。

电流调节器在构成的电流闭环系统中，它以电枢，电流为主反馈采用电流互感器检测主电路电流，通过R19得到电流负反馈的电压U_fi，从X端加入调节器。在一般情况下，由于调节器的积分作用，使得Ugi＝Ufi，因此，电流控制辖统实质上是一个电流随动系统，即在线性范围内，电枢电流始终跟随电流给定信号Ugi变化，一旦Ugi恒定，电流环表现为恒流环。

电流调节器，没有偏置电路，N₃(II)6端通过R50按N15，N₃(II)放大器5端通过R509，R58按P15，以改变N₃(II)辽放器的输出状态。

电流保护电路

电流保护电路是用来限制主电路最大工作电流的电路。调整电位计R063可以达到此目的。电流互感器测来的电流值以电压的形式加到x端，当电流达到设定值时，三极管V₁₇导通，继电器Jqx-14F工作，常开触点3，即端子3接通。由于3接有N10接放大器N4-8端输出+15V电压，经R4，R5接通场效应管，V6.V7，此时速度调节器和软启动器被封锁，可控硅停止工作，电机停止运转。

当电枢电流小于设定值时，三极管V17断开，继电器常闭触点接通，常开触点断开，端子16接P10，此时封锁解除，电路恢复正常工作，这就是过渡自动保护电路。

保护电路之封锁电咱如图8所示，16角联接保护电路图7之继电器中点输出2，其中V为控制输入端，与图2之输出端V联接，最后输出端U与图3之封锁输入端U联接，完成输出电路的自动封锁功能。

本实用新型之优点：线路设计合理，结构紧凑，安装，调试和维修方便，采用同步滤波网络，抗干忧性强，适用范围宽，采用双脉冲形成电路，电路结构简单，使用性能好，控制灵活，是一种较为理想的直流调控装置。

Claims (5)

1.一种三相全控可控硅直流调速装置，其特征是该装置由三相整流电路，触发控制电路及调节控制电路组成，其中调节控制电路前面为软启动电路，输出联接到速度调节器，速度调节器输出联接电流调节器，调节器输出联接到触发控制电路，触发控制电路前面为三相RCT型滤波网络，输出联接触发电路，为双窄脉冲组合电路，组合电路输出联接可控硅功率驱动电路，驱动电路联接器四组三相可控硅电路，电路输出联接负载。

2.按权利要求1所述的直流调速装置，其特征是三相整流电路是由共阴极组的三个可控硅W₁、W₂、W₃和其阳极的三个可控硅W₄、W₅、W₆串联组成，″+″A^*端为正极性，负A端为负极性，电流从正A端流出经负载流进负A端，负载串接在其阴极和其阳极极点之间。

3.按权利要求1所述的直流调速装置，其特征是触出控制电路是三相同步电压分别通过RCT型网络加到由N₅N₆N₇三块TCA785组件组成的三相全控桥触发电路，联接输入组件5脚，由电流调节器输出电压端W联接组件11脚，组件TCA785输出为14，15脚14，15脚经双路二极管与放大器组件ULN2003输入端联接，对应输出端经限流电阻与变压器T₁，T₄；T₃，T₆；T₅，T₂的原边2相接，所有原边另一端联接其电源P24端，变压器付端经二极管后联接可控硅模块I的W_1GW_4G，可控硅模块II的W_3GW_6G和可控硅模块III的W_5GW_2G，变压器付边另一端分别接可控硅模块W_1KW_4k，模块II的W_3KW_6K和模块III的W5K W_2K，可控硅模块均含W₁、W₄、W₃、W₆、W₅、W₂2个可控硅。

4.按权利要求1所述之直流调速装置，其特征是调节拉制电路包括：软启动电路，它是由N₂(I)及N₂(II)两个运放大器构成的积分放大器，前面N₂(I)作为反馈电压比较器，串接N₂(II)积分放大器，N₂(II)放大器的输出端联接速度调节器，同时经电阻R₁₉反馈联接N₂(I)的输入端，速度调节器为比例积分调节器，在放大器N₂(II)的反馈支路内引入电阻R₃₇，电容C₃₈构成了PI调节器，输入端为T型滤波器，输出端由2个电位器经放大器正反相二极管联接到N₂(III)输入端，速度调节器输出端联接电流调节器，电流调节器，它是以电枢电流为主反馈，由电流互感检测出电路电流通过电流反馈后输入到x端，速度调节器之榆出经电阻联接到放大器N₂(II)输入端，由电源取样电压并接正反相二极管联接放大器N₂(II)另一输入端。

5.按权利要求1所述之直流调速装置，其特征是电流保护电路，是用来限制电路最大工作电流的电路，取样电位器R063输出端联接放大器N₄输入端，电流互感器测来的电流值以电压形式加到x端，放大器输出通过三极管控制继电器，有常开节点3，节点3接有N₁₀放大器N₄-8端输出+15v电压，经R₄，R₅联接场效应管V₆V₇，分别为软被动电路和速度调节器，用来封锁此电路。

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