全数字化三相半控桥整流调压电路_李岳
1997年第5期电子与自动化—37—
实用电路
全数字化三相半控桥整流调压电路
李 岳
(青岛37216部队,266103)
在转动负载的转速要求从零至最高速平稳地进行手动调节(尤其是要求低速大转距)的情况下,通常采用三相半控桥整流电路,对三个单向可控硅进行移相触发,改变其导通角而取得在直流电动机上变化的直流负载电压(三相半控桥单向可控硅导通角为0~120°),以实现其转速调节。三相半控桥主电路见图1(所标参数依据以20kW直流电机为负载)
。
本高,开发周期长,而且易受现场恶劣的电磁环境干扰,工作不稳定。我们设计了一种全部
由数字电路组成的触发控制电路,它的思路新颖,触发可靠,调节平稳,线性好,抗干扰性强,成本低,其数字化的工作过程易于进行群控及与计算机相连。 工作原理
电路功能框图见图2,具体电原理图见图3。由于对三路单向可控硅的采样、计数、比较、触发电路完全相同(仅输入输出是AC~KP1、BA~KP2、CB~KP3),故只画出其中一路电路以及晶振、分频、模数转换电路。装置电源图略。
采样变压器将AC线电压变换成低电压,经二极管消去负半波后由运算放大器输出50Hz的正方波,经光耦隔离后送计数闸门(与门),与25kHz计数脉冲进行与运算后输出计数脉冲。因正方波高电平时间(即闸门打开时间)为50Hz交流电周期的一半,即10毫秒,故每组计数脉冲的数量为25k×0.01=250(个)。将它送二进制计数器中。由于正方波的下降沿将计数器清零,故二进制计数
图1 三相半控桥主电路
目前移相触发技术基本分两大类。一类
是使用阻容积分方法,其原理是对线电压从过零点开始积分,至给定电平时产生触发脉冲。它的优点是电路简单,成本低,但触发同步性差;由于R、C参数的离散性,各可控硅的导通角很不一致,且由于积分电压曲线的非线性,控制线性差,可靠性也不高。另一类是采用单片机系统进行计数触发,其优点是工作参数好,但线路复杂,成
器会在正方波高电平期间对计数脉冲从零开始计数,直计至250即0FAH(十六进制),然后清零。正方波低电平期间不计数,下一个高电平又开始计数,循环工作。计数器输出的八位数据送八位数值比较器。比较器另八位输
图2
电路功能框图
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电子与自动化1997年第5期
入是手动电位器送出0V~5V的调速电平经八位A/D变换后的八位二进制数据,
它的数
图3 实际电路
值是0FFH~00H。当计数器输出值与A/D
输出值相等时,则比较器输出低电平。此电平一方面控制计数器在本周期停止计数,保持数值不变,另一方面做为触发脉冲闸门,与25kHz触发脉冲进行与运算后形成触发脉冲群,经脉冲放大、脉冲变压器隔离后去单向可控硅KP1触发极,KP1在本周期内从此刻可靠导通直至过零点。调节手控电位器电压由高变低,即A/D产生的给定值由0FFH下降,则数值比较器比较产生的触发脉冲闸门的时间就提前,可控硅的导通角就由120°向0°移动,半控桥输出直流电压就由0V上升直至电位器输出0V,数值比较器在正方波上升沿就开始满足等值条件打开触发脉冲闸门,由以上解释可知,在全程调节中共有250级变化,完全满足平滑要求,感觉不出输出直流的级差。由于三路触发信号全部由数字化电路产生,每路完全相同,都与给定值相比较,可知从根本上保证了三路触发的一致性,且调节范围完全呈线性化(只要控制电位器是线性的)。
元件选择及注意事项
采样变压器T1~T3输入为380V,输出6.3V;消去负半周的反向二极管采用导通电压低的锗管;运算放大器用精密四运放TL084;二进制计数器用两个74LS161级联;八位数值比较器用74LS688;脉冲变压器MB用环氧树脂封装的专用升压变压器。晶
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但要注意经分频后最终输出计数脉冲应使计数器在10ms中计0F0H~0FFH即240~255个脉冲)。本电路采用74LS90十分频器和74LS74(D触发器)分频后产生25kHz的计数脉冲。模数转换器用ADC0809。其它元件参数见图。
为保证操作者安全,控制电路在输入、输出上采用了光电隔离,这就要求光耦两边的电源相互隔离,不能共地。由于移相采样有严
格的相位关系,采样变压器、脉冲变压器的同
名端不能搞错。
结论
全数字化三相半控桥触发电路在冷轧钢板卷板直流电机(20kW)控制柜上投入运行,其工作稳定,触发可靠,线性度好,得到操作人员的好评。本电路不需改动即可用于各种直流负载调压。
(修改稿收到日期:1997-04-03)
可控硅变流装置的故障检测显示保护电路
火勋俊 王朝兴
(甘肃稀土公司,白银市,730922)
可控硅变流装置已在自动控制、化工、冶金等行业得到了广泛的应用。随着应用范围的扩大,其可维护性对用户来说就显得十分重要。一台可靠性较高、维护简单方便的设备,不但提高了设备的利用率,同时也对提高企业的经济效益大有益处。众所周知,我国的可控硅变流设备的控制电路没有统一标准电路,这对设备的维护增加一定的困难,就是对专业人员来说也存在故障查找较慢的现象,这对生产造成了一定的影响。下面介绍笔者积累多年的经验研制出的一种简单实用的可控硅变流设备故障检测显示保护电路。 可控硅变流设备的故障分析
就六相正反星整流电路而言,其故障分为以下四种:①可控硅的短路损坏;②可控硅门极烧断损坏;③快熔熔断;④可控硅缺少触发脉冲。通过波形分析可知可控硅两端电压波形如图1所示。我们只要检测出AB导通段和BC截止段的实际波形就可以判断出故障①、②之所在。对于故障③、④,用图3和图4所示电路加以检测显示。
故障检测显示及保护电路
(1)可控硅的故障检测显示及保护电路
+A相可控硅加以说明。+MA脉冲信号比
图1 可控硅两端电压波形
(注:u1是正反星整流电路α=0时六相电压波形;uc是当α=30°时整流输出波形;u2是α=30°时六相触发脉冲;u3是+a相可控硅两端电压波形)
+A相可控硅的触发脉冲滞后10°,-MA脉
冲信号比-A相可控硅的触发脉冲滞后10°,+MA和-MA相差180°。+MA去触发2号D触发器(D2),-MA去触发1号D触发器(D1)。取D1的Q=E,取D2的Q=F。当可控硅完好时,E=F=0。当可控硅短路损坏时,则在-MA的作用下E=1,I=1。这一