CN201270491Y

CN201270491Y - 三相全控可控硅直流伺服调速装置

Info

Publication number: CN201270491Y
Application number: CNU2008201908470U
Authority: CN
Inventors: 黄养文; 李成业; 黄和平
Original assignee: Xiangfan Kewei Electric Co Ltd
Current assignee: Xiangfan Kewei Electric Co Ltd
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2018-09-11

Abstract

本实用新型公开了一种三相全控可控硅直流伺服调速装置，其特征在于：正反转调节控制电路前为软启动电路，其输出联接到速度调节器，速度调节器输出联接电流调节器，电流调节器输出联接到移相触发控制电路；移相触发器分别与正反转控制电路和脉冲分配器相联接，脉冲分配器联接可控硅主功率驱动电路，驱动电路联接反并联六组三相可控硅电路，主功率输出联接负载。由于该装置增加了软换向电路，当换向时将电流限小，换向结束又将电流放开，以减少机械换向时的撞击声；预加的力矩电路，使调速比增加，并在低速状态下仍能输出足够的转矩，有效的克服了电机爬行现象，电机启动速度快、调速精度高、其调速比大。

Description

三相全控可控硅直流伺服调速装置

技术领域

本实用新型涉及直流电机调速装置，具体地说，是一种三相全控可控硅直流伺服调速装置。

背景技术

在现有技术中，直流电动机用于各种调速传动，在工业生产中得到广泛的应用，由于它具有多方面的控制特性，能提供牵引传动所需的高启动力距，以及容易实现在额定转速上下宽范围的速度调节，其优点是结构简单，使用方便，但其不足是控制精度低，调速范围窄，低速时不能输出足够的力矩，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，有时难以实现有效地调速。

发明内容

本实用新型的目的针对现有技术中的不足，提供一种三相全控可控硅直流伺服调速装置，与直流电动机构成直流调速***，采用电枢电流，电枢电压或测速机转速双闭环控制，具有无级调速，无差调节，在低速情况下使调速***仍能输出足够大的力矩，以及在换向时具有软换向功能。

本实用新型的的技术方案是：一种三相全控可控硅直流伺服调速装置，由反并联三相全控桥无环流主功率电路、带有电流内环和速度外环的双闭环控制电路和电机构成，其特征在于：正反转调节控制电路前为软启动电路，其输出联接到速度调节器，速度调节器输出联接电流调节器，电流调节器输出联接到移相触发控制电路，移相触发器分别与正反转控制电路和脉冲分配器相联接，脉冲分配器联接可控硅主功率驱动电路，驱动电路联接反并联六组三相可控硅电路，主功率输出联接负载。

本实用新型所述的三相全控可控硅直流伺服调速装置：主功率电路由三相交流电压经导线1U、1V、1W引入六只反并联可控硅模块；六只可控硅模块触发极通过两组扁平电缆由脉冲变压器引入可控硅触发板；另一路引入到电源控制变压器T1的输入端26、28和30的接线柱上，电源控制变压器T1的付边有三组电压输出，其中两组分别经整流二极管V330—V341整流后经V342、V343、V353电路和稳压管、电阻、电容、电位器组成的三端稳压器稳定+/—15V和+10V供给控制回路电源；第三组输出作为同步电压经A28、A30、A31送至移相触发器。

本实用新型所述速度调节器，设置了预加力矩电路，由器件N11D、N11C、V59.、V60、R130-R142，电容C26、C27和电位器RP7组成运放电路。当速度调节器经线端A10输出为零时，速度绝对值信号经线端A6也为零，同时由线端A11送来的速调及逻辑的综合信号，其波形是一个占空比随转速可变化的一串方波信号，此信号通过A11端、R141接至三极管V60基极，当A11端为H(高电位)时，V60截止，-15V通过电阻R139、R140送至场效应管V59栅极，于是V59截止，电路N11C不受V59影响，而当A11端为L(低电位)时V60导通，+15V通过R140送至V59栅极，V59导通则电路N11C的10脚接地。

本实用新型设计了软换向电路，换向前线路A₉端为一正电压，此时三极管V₆₂通，V₁₀₈通，V₁₁₀电路截止，V₈₆发射极输出近-14V。换向时突变为零，由于电容C₂₃两端电压不能突变，V₆₂基极电压同时下跳，于是三极管V₆₂截止，V₁₀₈截止，V₁₁₀导通。负电压通过电阻R₂₃₀、R_P9、R₁₅₇分压加至V₈₆基极。三极管V₈₆为一射极输出器，其输出电压与电流反馈值相叠加，改变本***输出电流。之后正电压通过电阻R_P8、R₇₀向电容C₂₃充电，经过时间常数τ，V₆₂导通，V₁₀₈导通，V₁₁₀截止。三极管V₈₆发射极输出一接近-14V电压，通过调整电位器RP8可改变时间常数τ，调整电容RP9可改变波形高度h。

本实用新型的有益效果是：三相全控可控硅直流伺服调速装置，是一个可逆***，可控制电机在四象限内运行，适合于频繁换向的机械，由于该装置增加了软换向电路，当换向时将电流限小，换向结束又将电流放开，以减少机械换向时的撞击声；由于设计了预加力矩电路，使调速比大大增加，并在低速状态下仍能输出足够的转矩，有效的克服了电机爬行现象，电机启动速度快、当使用力矩电机时，调速精度高、其调速比可达到1：5000以上；当使用普通直流电机时，调速比可达到1：500，本实用新型也可作为直流稳压电源广泛用于电渡、电泳涂漆等工业生产中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型电路结构方框示意图。

图2主功率电路原理图。

图3是辅助电源电路原理图。

图4是电流反馈和电流调节器电路原理图。

图5是速度调节器电路原理图。

图6是移相触发器电路原理图。

图7是软换向电路原理图。

图8是软换向波形图。

具体实施方式

在图1、图2、图3、图4、图5和图6中，三相交流电压经导线1U、1V、1W一路引入到由电阻和电容组成的阻容吸收电路后接在六只反并联可控硅模块上，六只可控硅模块触发极通过两组扁平电缆由脉冲变压器引入可控硅触发板；另一路引入到电源控制变压器T1的输入端26、28和30的接线柱上，电源控制变压器T1的付边有三组电压输出，其中两组分别经整流二极管V330—V341整流后经V342、V343、V353电路和稳压管、电阻、电容、电位器组成的三端稳压器稳定+/—15V和+10V供给控制回路电源；第三组输出作为同步电压经A28、A30、A31送至移相触发器。

本实用新型所述的移相触发器，是由同步变压器T1产生的的三相同步信号，分别加到A₂₉(U相)、A₃₀(V相)、A₃₁(W相)，通过电路中的电阻、电容送至由两路运放器N303、N304(A相)构成的比较器产生正相方波和负相方波，正负方波送至锯齿波发生器，在一个周期内产生六个锯齿波，由电流调节器送来的控制电压与锯齿波相比较在交点处产生脉冲，并与555振荡器相综合即产生被切割了的脉冲，由于U、V、W三相电源电压波形是完全对称的，故下面只以U相为例，作以叙述，通过电路ULN₂₀₀₂功率放大后输入脉冲变压器送到可控硅触发极，可控硅触发极是通过两组扁平电缆引入到脉冲分配器上，脉冲分配器上的脉冲是由移相触发器产生；移相触发脉冲的相位是由电流调节器输出电压来控制；电流调节器输出电压的大小是由速度调节器来控制；速度调节器的电压信号是由运转指令和速度反馈电压相叠加来决定。以控制可控硅的导通角，达到调压调速的目的。

所述的电流调节器电路是由N10A运放电路组成的比例积分调节器，它的输入端加有四种信号：

1)由来至线端A10的速度调节信号；

2)由电流互感器TA1、TA2检测的电流信号经三相桥式V47—V52整流后再经N13D放大滤波后加入的电流反馈信号；

3)由来至逻辑电路N13A的换向时拉β信号加至线端A9；

由于电流调节器的输出的信号直接控制着脉冲产生的时刻，即控制调节器所输出的电压及电流，当输出电压很小时其电机输出的转矩也很小，因而不能满足直流电机在低速情况下输出足够转矩的要求，在此设置了预加力矩电路，由器件N11D、N11C、V59.、V60、R130-R142，电容C26、C27和电位器RP7组成运放电路。

本实用新型所述速度调节器的电路原理是：经A6端送入的是一个速度绝对值信号，即始终为一正电压，此电压通过电阻R134及电阻R136分别加至运放N11C的9脚；因10脚电阻R136阻值小于电阻R134，所以运放N11C的8脚输出为正，而当V59导通时运放N11C的10脚接地，运放N11C的8脚输出为负，而运放N11C的8脚电压又通过电位器RP7的调整通过电阻R138、R137加至运放N10C的9脚，并于电路N10A的输出端相叠加再通过运放N10C、运放N11A经A27端作为电流调节器的输出送至移相触发器；此时的***输出力矩有正有负，当负载为直流电动机，则电机处于动平衡状态，因此电机虽不转，但其轴上有一定的预加力矩，使***调速比大大增加，从而有效的克服了电机的爬行现象，一旦有运转指令加入，电机会立即启动，使跟随性加快，当控制电机为力矩时，电机的调速比可达1：5000以上。当负载为普通直流电机，其调速比也可达1：500。

本实用新型所述的速度调节器是由运放电路N组成，也是一个典型的比例积分放大器，其放大倍数可通过电位器RP1来调整，其输入端接有零点漂移调整电路，输入与输出之间接有场效应管V61作为停车时的锁零用，由于速度调节器的输出限幅决定着***的最大启动和制动电流，因此在速度调节的输出端设有由N7A和N8组成的输出限幅电路，且限幅值可通过调节电位器RP2来调整，外加给定信号通过端子12加入，而测速反馈信号由接线端子10、11加入。若不用测速机则将电枢电压由接线端子1C、1D引入，经电阻RV1-RV6分压并经运放电路Nv输出，此时将接线端子J1、J2短接，电压反馈信号即可与给定信号相叠加使速度调节器输出一个稳定的电压，从而控制整个***输出一个稳定的直流电压，若负载为直流电机，则电机在这一电压的作用下将以稳定的速度运转。当电网电压发生变化时，使输出电压随之发生变化，当电网电压升高，直流输出电压随之升高，电机的转速升高与电机同轴连接的测速机所发出的电压也升高，此电压与给定电压相叠加。由于电路加入的是负反馈，即相当给定电压减小，使速度调节器输出随之减小，***整个输出电压也随着减小，保证电机转速稳定到原来的转速上。

在图7和图8的实施例中，本实用新型是一个可逆***，可控制电机在四象限内运行，适合于频繁换向的机械，为减小机械换向时的撞击声，本装置在电流调节器电路中设计了软换向电路，即在换向时将电流限小，等换向结束再将电流放开，以备正常工作。

本实用新型设计了软换向电路，具体电路原理是：换向前线路A₉端为一正电压，此时三极管V₆₂通，V₁₀₈通，V₁₁₀电路截止，V₈₆发射极输出近-14V。换向时突变为零，由于电容C₂₃两端电压不能突变，V₆₂基极电压同时下跳，于是三极管V₆₂截止，V₁₀₈截止，V₁₁₀导通。负电压通过电阻R₂₃₀、R_P9、R₁₅₇分压加至V₈₆基极。三极管V₈₆为一射极输出器，其输出电压与电流反馈值相叠加，改变本***输出电流。之后正电压通过电阻R_P8、R₇₀向电容C₂₃充电，经过时间常数τ，V₆₂导通，V₁₀₈导通，V₁₁₀截止。三极管V₈₆发射极输出一接近-14V电压，通过调整电位器RP8可改变时间常数τ，调整电阻RP9可改变波形高度h。

为了确保换向时无环流，本实用新型设置了正反转、互锁、延时、零电流检测电路，即设置正、反两组桥同时关闭时间，以确保回路过零后才允许正反组切换。

为确保***可靠运行，本实用新型设置了超速、失速、过流保护电路以及故障继电器电路。一旦***出现故障，设置每个电路上的故障指示灯亮，并驱动继电器工作，以切断或接通相关部位电源，确保设备及人身安全。

本实用新型在装置的壳体上，设置了相序指示、***运转指示、***正常指示、正反组逻辑指示以及失速、超速、过流指示，以方便操作、调试与维护。

由于该***设有电压反馈环节，所以该***也可作为一个直流稳压电源。广泛用于电镀，电泳涂漆等工厂的生产中。

Claims

1、一种三相全控可控硅直流伺服调速装置，由反并联三相全控桥无环流主功率电路、带有电流内环和速度外环的双闭环控制电路和电机构成，其特征在于：正反转调节控制电路前为软启动电路，其输出联接到速度调节器，速度调节器输出联接电流调节器，电流调节器输出联接到移相触发控制电路，移相触发器分别与正反转控制电路和脉冲分配器相联接，脉冲分配器联接可控硅主功率驱动电路，驱动电路联接反并联六组三相可控硅电路，主功率输出联接负载。

2、根据权利要求1所述的一种三相全控可控硅直流伺服调速装置，其特征在于：主功率电路由三相交流电压经导线1U、1V、1W引入六只反并联可控硅模块；六只可控硅模块触发极通过两组扁平电缆由脉冲变压器引入可控硅触发板；另一路引入到电源控制变压器T1的输入端26、28和30的接线柱上，电源控制变压器T1的付边有三组电压输出，其中两组分别经整流二极管V330—V341整流后经V342、V343、V353电路和稳压管、电阻、电容、电位器组成的三端稳压器稳定+/—15V和+10V供给控制回路电源；第三组输出作为同步电压经A28、A30、A31送至移相触发器。