基于CF6B-2A型雙閉環可控硅觸發器的直流調速系統

2019-11-03 10:03:27

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供稿：網友

樸海國1，彭繼慎1,2，王利福1

1.遼寧阜新 123000

2．大連理工大學信息與控制研究中心遼寧大連 116000

　　1.引言

　　阜新市電纜廠于20世紀70年代從德國引進一臺擠塑機，在運行多年以后，直流主電機控制系統中部分元器件老化并損壞，開始出現轉速不穩定現象，導致所生產電纜絕緣層厚薄不一，于2001年停止使用，對該廠造成較大經：濟損失。為減小損失，2003年3月，對該電機控制系統進行了改造。由于該系統通過三相整流對直流主電機供電，因此除采用閉環控制來提高速度的穩定性外，改善觸發電路也成為關鍵一環。觸發脈沖的質量和穩定直接影響到被驅動電機的運行情況，從而也將影響到產品的質量和設備的安全運行問題。為充分利用現場現有資源，提高控制系統的性能價格比，在實地考察的基礎上，通過方案選擇，準備保留原系統主電路，控制系統采用新一代高科技產品，信達公司生產的CF6B-2A型雙閉環可控硅觸發器控制集成電路，該產品采用集成電路技術，將觸發、控制、檢測、保護集中在一個控制板上，同晶閘管電路有機結合，構成技術先進、結構簡單、運行可靠的直流調速裝置。根據需要，利用了少量的外圍硬件。該控制系統于2003年5月開發成功，并投入試運行，運行效果良好。

　　2.CF6B-2A的特點及主要技術參數

　　該觸發器為三相移相控制的雙閉環可控硅觸發器。適用于采用三相全控橋式，半控橋式與三相半波可控硅整流電路的直流電動機調速裝置和其他三相整流裝置。

　　2．1 CF6B-2A特點

　　(1)一體化結構設計，接線簡單，使用方便；采用同步索相技術抗干擾能力強。

　　(2)相序自適應，電路狀態由指示燈顯示，且調試不用指示器；控制電路結構和電路參數進行了優化設計，避免了系統震蕩，穩定性高。

　　(3)設有開環／閉環兩種運行方式，適用于不同用戶；輸入控制設有點動工作和連續工作兩種方式。本控制系統采用了連續工作控制方式。

　　(4)設有過電流保護。即當主電路達到設定的過電流值時，觸發脈沖快速移至b＝35度位置并自鎖，按復位開關和斷電后重新通電保護解除。

　　2．2 主要技術參數

　　(1)觸發輸出(六路雙脈沖列)：移相范圍為0-170度；脈沖寬度≥1 ms。

　　(2)輸入控制電壓：0～15V或外接給定電位器進行控制。本系統采用后者，0-10V可調。

　　(3)反饋參數：速度反饋輸入為直流15V，本系統采用直流測速發電機實現；電流反饋有交流電流互感器(100mA)、直流分流器(75mA)和直流電流傳感器(5V)三種方式，本系統采用第一種方式。

　　(4)調節特性：設有速度、電流雙閉環調節器，測速發電機的調節精度及范圍反饋為土0．5％，1；30；同時設有給定積分器，可在5-30s內調節時間。

　　3 CF6B-2A觸發器的工作原理

　　該觸發器由低壓電源兼同步變壓器、給定積分器、速度以及電流調節器、模擬-數字觸發器、脈沖變壓器、過流、相序自適應等部分組成。觸發脈沖電路采用鎖相控制的模擬-數字觸發器，由低壓電源兼同步變壓器提供單相同步信號，經由同步鎖相電路，分相形成三相同步信號與來自調節器的控制電壓比較，控制脈沖發生電路，經由GAL器件組成的分相組合電路產生6路雙脈沖列，再經過放大后，經由脈沖變壓器隔離輸出。其外型示意圖如圖1所示。

　　圖中，"給定速率"電位器用于調節電動機轉速的變化速度。速度調節器為一個比例積分調節器，他將給定積分器輸出的電壓給定信號與由11號和8號端子輸入的速度反饋信號比較，經比例積分調節控制整流而輸出電壓以穩定電動機轉速，其反饋量可由"電壓反饋"電位器調節，并設有速度補償電路，補償量由"速率補償"電位器整定。電流調節器也為一個比例積分調節器，他將交流互感器經由4號、5號、6號端子輸入的電流反饋信號變換成直流電壓信號，也可由?號和8號端子直接輸入電壓信號，本系統采用了前一種方法，其最大電流的整定可由"電流整定"電位器調節。觸發器具有開環和閉環兩種控制方式，當置于"開環"位置時，反饋回路斷開，手動調節電壓給定，控制整流輸出電壓；當置于"閉環"位置時，反饋回路接人，由調節器控制觸發電路工作。而且，觸發器面板上設"電源"、"運行"、"失控"、"過流"和6個脈沖輸出指示燈，用以顯示觸發器的工作狀態。

　　控制系統電路構成

　　控制系統的電路構成示意圖如圖2所示。

　　其中，觸發器的1，2，3號端子接380V電源，且要保證1號端子的電源接線與A+，A一可控硅的接線對應，2號端子的電源接線與B+，B一可控硅的接線對應，3號端子的電源接線與C+，C一可控硅的接線對應。由于本系統采用交流電流反饋方案，因此4，5，6號端子接輸出為100mA的電流互感線圈，7號端子懸空，8號端子只作為速度反饋的負端，而不在作為分流器的正端，同時11號端子接速度反饋正端。因本系統無需采用運行開關控制電機的運轉、停止或采用點動運行，所以9，10號端子短接，12號端子懸空，此時在通電前務必先把13，14，15號端子的給定電位器調回零位。16，17，18號端子為具有過流保護繼電器的輸出端，16，17端子是繼電器的常閉觸頭輸出，17，18端子是常開觸頭輸出。19號～30號端子為脈沖觸發信號輸出端，分別和對應的可控硅門極、陰極相連。

　　圖3與圖4是在試驗中所得到的實際三相交流電壓、相雙觸發脈沖波形和電機直流側電流波形。

　　由圖可見，經過整流后的電流較為平滑，足以滿足電機的穩定運行，這一點在實際的運行中也得到了印證。通過調節給定電位器，可以很方便地調節觸發脈沖的移相范圍，從而得到不同幅值的直流電壓波形。若主回路出現過壓過流等故障，過流保護電路動作，將觸發脈沖移到β＝35度位置，并自鎖，此時輸出端沒有輸出，同時繼電保護也相應動作，從而防止電力電子器件損壞，并對電機做出保護。

　　結語

　　綜上所述，CF6B-2A集成電路構成的直流調速系統結構簡單、易于實現，具有較高的經濟性和實用性直流調速控制系統現以安裝在E150擠塑機的控制中，其系統性能完全滿足廠家要求。該系統對于其他的類似改造具有一定的借鑒意義。

　　
摘自《電子技術應用》

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