Matlab数字化无环流直流可逆调速系统的设计(3)

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3 系统方案选择

3.1 电动机供电方案的选择

实现调压调速，首先直流电动机的电枢供电电压要有专门的可控直流电源。有三种常用的可控直流电源：

1）旋转变流机组。简称G—M系统，是最早的调压调速系统，适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便[5]。

2）静止式可控整流器。简称V-M系统。与旋转变流机组相比，在经济性和可靠性上晶闸管整流装置都有很大提升，并且在技术性能上它还有优势。

3）直流斩波器或PWM(脉宽调制)交换器。依靠恒定直流电源或不控整流电源供电，运用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。

根据此设计的技术要求和特点选V-M系统。在V-M系统中，调节器给定电压，即可移动触发装置GT输出脉冲的相位，从而方便改变整流器的输出，瞬时电压Ud。由于要求直流电压脉动较小，故采用三相整流电路。考虑电路简单、经济且满足性能要求，选择晶闸管三相全控桥整流电路供电方案。

3.2 无环流可逆直流调速系统的原理

3.2.1 系统结构

采用的是转速电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。

3.2.2 系统的原理

该设计采用以单片机AT89C51作为主控制器的直流调速装置，晶闸管触发和转速测量等环节都实现全数字化的微机控制。该系统具有结构简单，操作维护方便，可靠性高，电动机稳态运行时可达到较高水平转速精度，静动态各项指标都能很好地达到设计的要求。

3.2.3系统的基本工作原理

此设计使用两个晶闸管反并联连接的可逆VM系统。通过键盘给定转速，把转速转换成电压信号。通过用于检测电机的转速，转换成电压信号。转速环ASR两个输入信号是速度参考信号和速度反馈信号，获取当前的ACR给定信号是通过数字调节器控制环，然后，与电流检测信号一起作为电流环输入信号。控制电压信号将最终成为晶闸管移相触发控制信号，转换为晶闸管控制角，然后，根据翻译相应的控制角被触发的时刻，同时使两个导晶闸管触发脉冲输出，使其输出可控整流电压。速度检测信号和速度参考信号真实对比，最终达到给定的速度检测和速度的平衡，使系统达到稳定状态，从而达到调速的目的。

典型的晶闸管闭环调速系统是由电动机、晶闸管变流装置、触发器、调节器、转速与电流检测和反馈环节六部分组成。

3.2.4 系统的环流问题

该系统解决了频繁的正向和反向运行电机再生制动，安全工作制度，但随后的影响的一个重要问题，确定可逆系统自然循环问题 – 环流问题。环流，是指在不流过电动机或其它负载，而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流。当环流太大时它必须被抑制。

设计用单片机AT89C51作为主控制器控制的逻辑无环流系统。所谓逻辑无环流系统就是当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的出发脉冲，使其完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路。

当前使用最广泛的可逆系统是不可逆循环调速系统。因为没有环流，因此不设置环流电抗器。只要保留平波电抗器，典型的转速-电流双闭环系统被控制电路采用，电流环分设两个电流调节器，正组触发装置被ACR1控制，反组触发装置被ACR2控制。由于逆变器的设置，从而可采用的电流检测器不是反映极限。DLC是无环流逻辑控制器，是系统的关键部件，必须保证可靠工作。