低頻製動交交變頻全數字控製的主電路設計
發布時間:2014-09-11 責任編輯:echolady
【導讀】kuangjingtishengjisuoshiyongdejiaoliuraoxianshidiandongjitongchangshikaoqiehuanqizhuanzidianzulaijinxingtiaosude。dangtishengrongqitongguogeidingdejiansudianshi,butongdefuzaihuidedaobutongdejiansudu,wufawendingdedisupaxing,zuihoudaozhitingcheweizhibuzhun,wufazhengchangzhuangxiezai。tongguoshiyongjixiezha,liyongzhazhidonghedianjituodongdehechengtexinglaihuodejiansudujidisupaxing,bujinhaodianliangda,zhawamosunda,erqiecaozuorenyuangongzuofeichangjinzhang,anquanxing、可靠性差。
晶閘管串級調速自動化提升機,可以獲得較好的控製特性。但電控設備多、容量大。為獲得減速階段的製動力矩,還需一套動力製動裝置,因而使係統複雜,投資增加。特別是對於500kW以上的繞線電動機,其轉子電壓約為700V左右,使晶閘管裝置的選擇帶來困難。
當交流提升機隻采用動力製動時,減速爬行階段就要出現製動-電動、電動-製動的多次轉換,才能獲得平均的、而(er)非(fei)平(ping)穩(wen)的(de)爬(pa)行(xing)速(su)度(du),能(neng)滿(man)足(zu)爬(pa)行(xing)距(ju)離(li)較(jiao)長(chang)的(de)提(ti)升(sheng)機(ji)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)要(yao)求(qiu)主(zhu)減(jian)速(su)器(qi)有(you)兩(liang)個(ge)主(zhu)軸(zhou),並(bing)增(zeng)加(jia)氣(qi)囊(nang)離(li)合(he)器(qi),增(zeng)加(jia)了(le)機(ji)械(xie)結(jie)構(gou)和(he)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。動(dong)力(li)製(zhi)動(dong)的(de)最(zui)大(da)弱(ruo)點(dian)是(shi)不(bu)能(neng)提(ti)供(gong)正(zheng)力(li)矩(ju)。當(dang)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)低(di)速(su)正(zheng)力(li)爬(pa)行(xing)時(shi),要(yao)從(cong)動(dong)力(li)製(zhi)動(dong)轉(zhuan)換(huan)到(dao)高(gao)壓(ya)狀(zhuang)態(tai)工(gong)作(zuo),實(shi)行(xing)爬(pa)行(xing)階(jie)段(duan)二(er)次(ci)給(gei)電(dian)的(de)脈(mai)衝(chong)爬(pa)行(xing)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)較(jiao)軟(ruan),不(bu)易(yi)控(kong)製(zhi)。
采用低頻製動,即將電動機定子繞組從三相電網(6kV,50Hz)上shang斷duan開kai後hou,接jie至zhi電dian壓ya相xiang序xu相xiang同tong的de低di頻pin電dian源yuan上shang。提ti升sheng機ji低di頻pin拖tuo動dong在zai減jian速su階jie段duan使shi電dian動dong機ji運yun行xing在zai再zai生sheng發fa電dian製zhi動dong區qu內nei,在zai爬pa行xing階jie段duan運yun行xing電dian動dong區qu內nei。並bing且qie,提ti升sheng電dian動dong機ji由you製zhi動dong狀zhuang態tai到dao電dian動dong狀zhuang態tai是shi自zi然ran過guo渡du的de。交jiao交jiao變bian頻pin器qi作zuo為wei一yi種zhong在zai大da功gong率lv、disufanweineidedaohenhaoyingyongdejiaoliutiaosufangan,qipinlvfanweirongyitiaojie,zuoweidipindianyuanshiyongyugezhongzuoyedejiaoliutishengji。ershuzihuashixiandaichuandongjishudefazhanqushi,shixianquanshuzikongzhishijiaoliutishengjizidonghuadexinketi。
交-交變頻器
交jiao交jiao變bian頻pin調tiao速su係xi統tong是shi一yi種zhong不bu經jing過guo中zhong間jian直zhi流liu環huan節jie,直zhi接jie將jiang較jiao高gao固gu定ding頻pin率lv的de電dian壓ya變bian換huan為wei頻pin率lv較jiao低di而er可ke變bian輸shu出chu電dian壓ya的de變bian頻pin調tiao速su係xi統tong。其qi每mei一yi相xiang均jun由you兩liang組zu(正、負組)三相全波變流器反並聯構成。輸出的整流電壓為:
Ud=Ud0cosαp=-Ud0cosαN(1)
式中:αP——正組整流器控製角;αN——負組整流器控製角;Ud0——α=0°輸出電壓平均值。
交交變頻器輸出電壓的基波為正弦波,即:Ud=Udmsinω1t(2) 則 cosαP=(Udm/Ud0)sinω1t=ksinω1t(3)
式中:k——輸出電壓比,k=Udm/Ud0;ω——輸出電壓基波的角頻率。
通過改變正、負兩組整流器觸發角的頻率,即可改變輸出電壓的頻率;改變輸出電壓比k值,即可改變輸出電壓值。
交交變頻器通過兩組反並聯的晶閘管交替工作來產生一相低頻的交流電壓供給負載,存在環流問題。在可逆直流傳動中采用的工作方式(如邏輯無環流、錯位無環流、可控環流)一般在交交變頻器中均可適用。交交變頻器的主電路及基本控製部分可采用直流傳動的相同組件和技術。
主電路接線及其特點
SIMOREGK6RA24是一種緊湊式三相交流直接供電的全數字直流調速裝置,設計電流範圍15A~120A。其基於高性能的16位微處理器,采用參數組態方式用軟件實現調速傳動控製係統的各種控製功能,具有較高技術水平。該全數字交交變頻係統采用三台6RA24構成,主電路為三相橋式,速度-電流雙閉環控製,邏輯無環流工作方式。外環為速度環,實現精確的速度控製,內環為3個電流環,以滿足三相電流的平衡和協調配合,對三相電流進行交流調製以使輸出電流波形為正弦波。主電路接線如圖1所示。

圖1:交交變頻器主電路接線圖
由圖1可看出,該係統構成為三相橋式6脈波接線交交變頻器。相電壓分別為UOR,UOS,UOT,彼此相差120°,作為三相電壓輸出。這種聯結可使在選用的晶閘管承受電壓較低的情況下,提高裝置的輸出電壓。如果3個ge相xiang電dian壓ya中zhong含han有you同tong樣yang的de直zhi流liu分fen量liang,由you於yu采cai用yong星xing形xing聯lian結jie,線xian電dian壓ya中zhong不bu含han有you直zhi流liu分fen量liang,變bian頻pin器qi輸shu出chu到dao負fu載zai的de電dian壓ya波bo中zhong也ye不bu會hui出chu現xian直zhi流liu分fen量liang。從cong而er改gai善shan了le變bian頻pin器qi的de輸shu入ru功gong率lv因yin數shu。如ru果guo3個相電壓中含有3,6,9等次諧波,由於這些諧波彼此同相,在該接線(Y 接輸出)中也相互抵消,不反映到負載及線電壓中去,即輸出相電壓中的3倍頻諧波不會傳到電動機端。因此,該係統輸出功率大,高次諧波少,輸出波形好,工作可靠。
控製係統構成
低di頻pin製zhi動dong方fang式shi,使shi提ti升sheng機ji在zai減jian速su段duan可ke將jiang部bu分fen機ji械xie能neng轉zhuan變bian為wei電dian能neng回hui饋kui到dao電dian網wang,並bing自zi然ran過guo渡du到dao爬pa行xing階jie段duan,實shi現xian穩wen定ding的de低di速su爬pa行xing。通tong過guo采cai用yong數shu字zi控kong製zhi技ji術shu,其qi控kong製zhi性xing能neng得de到dao大da大da改gai善shan。本ben係xi統tong為wei速su度du、電流雙閉環控製,充分利用了SIMOREGK6RA24的基本控製功能。主要由以下幾個部分組成:
(1)主機板。核心為一16位單片機,用以完成係統的自動調節、邏輯操作、故障診斷、自動優化和運行狀態及故障顯示;
(2)信號板。完成控製電源分配、電流反饋信號傳送、脈衝信號隔離放大、操作連鎖等。
(3)光電隔離開關量輸入、輸出板;
(4)智能化A/D,D/A板;
(5)總線板。
各功能控製通過外部總線構成一控製係統,共同完成各項控製任務。其數字控製結構框圖如圖2所示。
圖2中,3個電流反饋信號經電流互感器檢測,並由兩對采樣開關整形後送入單片機;速su度du給gei定ding及ji速su度du反fan饋kui信xin號hao經jing濾lv波bo電dian路lu和he絕jue對dui值zhi電dian路lu變bian換huan後hou送song入ru各ge組zu單dan片pian機ji。電dian流liu和he速su度du調tiao節jie均jun由you計ji算suan機ji軟ruan件jian完wan成cheng。數shu字zi觸chu發fa脈mai衝chong信xin號hao由you單dan片pian機ji的de6個高速通道輸出,並由高頻調製信號一起送入邏輯門陣列電路,變換成互差60°的雙脈衝列,再經放大和隔離,分別去觸發各相功率組件。所有調節和控製全數字化,保證了係統的調節精度。

圖2:數字控製結構框圖
交交變頻器用於交流提升機控製係統的研究
傳動裝置的工作狀態通過開關選擇。“內控”時通過主機麵板按鍵進行參數設置和裝置調試;“外控”時由操作台接通傳動裝置,通過主機串行接口 RS232(485)施加主給定,使交流提升機低頻製動過程操作實現自動化。同時可利用6RA24的狀態字觀察晶閘管工作狀態反饋信號,讀出實際值及參數組的寫入和儲存,完成各數據與PC的通訊。
交流電機數字控製係統的構成及功能詳解
一種利用數字控製、電壓可調的開關電源設計
數字控製電源性能提高的設計方案
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