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dsc32实训指导书 1第一章晶闸管直流调压/调速装置概述第一节晶闸管直流调压/调速装置的结构组成11电路组成晶闸管直流调压/调速装置，可作为直流电动机可调电源，对其电枢供电；也可作为可调直流电源使用。 其主电路采用三相全控桥式整流电路，使用交流电流互感器检测负载电流。 由整流变压器，给定环节，给定积分放大器，零速封锁电路，集成脉冲触发器，电流截止负反馈，电压负反馈，滤波型调节器，电压隔离电路，过流保护电路，缺相保护电路，继电电路组成自动稳压的无级调速系统，并设有保护报警电路。 独立的励磁电源，向直流电动机提供励磁电流。 22结构组成晶闸管直流调压/调速装置采用功能模块化设计，立柜式结构。 柜内最下层安装整流变压器；柜内前面上半部分装有电源板、调节板、触发板和隔离板；下半部分装有继电线路和保护线路配电盘；柜内后面装有晶闸管门极电路、保护电路、电流截止信号取样电路和电压反馈信号取样电路；晶闸管安装在前后板之间；指示器件和操作器件安装在左前门的上部。 设备内装有保护报警电路，当快速熔断器熔断，直流输出过流或短路，保护电路发出指令，可自动切除主电路电源，同时故障指示灯亮，直至操作人员切断控制装置电源，故障指示灯才可熄灭。 保护电路的设置提高了设备运行的安全性。 本装置线路系统方框图如图1-1所示。 线路各部分原理简单叙述如下（其电路参照电气原理图）。 图1-1单闭环系统框图图1-2双闭环系统方框图2第二节电路各元部件的作用11整流变压器整流变压器用于电源电压的变换。 为了减少对电网波形的影响，整流变压器接线采用/Y0-11方式。 22晶闸管可控整流部分主电路采用三相桥式整流电路，三相交流电经交流接触器KM1引至整流变压器B1原边，经电压变换后过快速熔断器RSO引至三相桥式可控整流电路，经整流后，输出直流电源，向被控电动机电枢馈送电能。 通过控制晶闸管整流元件的导通角度，就可以调节整流电路的输出直流电压。 电路图如图1-3所示。 图1-3晶闸管可控整流电路图33给定环节由中间继电器KA控制的给定电源通过一个电阻R112加到控制盘上的给定电位器，调节此电位器可得到0+10V的直流给定电压。 给定电路图如图1-4所示。 图1-4给定电路图44放大器放大器回路是系统的控制核心，采用了高精度运算放大器LM324作为运算部件。 其线路原理见附图三。 55集成脉冲触发器采用专用的集成脉冲产生芯片KC04作为系统的脉冲产生电路。 该芯片性能稳定可靠、移3相范围宽、外围控制元件简单，是目前国内采用较多的晶闸管触发电路。 集成脉冲触发器线路原理见附图四。 66电压负反馈采用并联反馈方式，电压、电流反馈量均与给定电压并联综合。 从晶闸管输出端按一定比例反馈过来的直流电压，该电压经电压隔离器隔离后加到调节放大单元。 由于给定电压和反馈电压是反极性连接，所以构成电压负反馈，加到运算放大器输入端的电压为给定电压与反馈电压的差值U，其值经PI调节运算后，加到触发器的输入端作为触发器的控制电压。 电压负反馈线路原理如图1-5所示。 图1-5电压负反馈线路图77电压隔离器电压隔离器线路原理如图1-6所示。 图1-6电压隔离器线路原理图通过电压隔离器将取自主回路的电压反馈信号（44，45）变换、隔离后，作为电压负反馈的输入信号。 由于隔离器的隔离作用，控制系统与高电压的主电路不发生直接的电联系，因此设备工作安全可靠。 88保护系统本装置在整流桥输入侧及整流桥各元件上安设了阻容吸收回路，防止整流元件因瞬时过电4压而击穿；并在整流桥输入侧安设了快速熔断器，对各整流元件进行过电压保护；此外，设备还设有信号保护系统。 99励磁电源由整流变压器B1副边输出交流（245V），经单相桥式整流电路后变为220V直流电，作为电机的励磁电源。 第三节继电保护电路工作原理继电保护原理图如图1-7所示。 工作过程如下11启动控制回路和主回路闭合QS1（本身带自锁），控制电路接触器KM2线圈得电，主触头闭合，将U、V、W和 36、 37、38接通，使同步电源变压器、控制电路得电，控制电路开始工作。 36#线得电和KM2辅助常开触头的闭合，为主电路、给定电路的接通做好准备。 闭合QS2（本身带自锁），主电路接触器KM1线圈得电。 主触点接通三相电源，整流变压器得电，KM1的辅助常开触点闭合有两个作用 （1）使控制电路接触器KM2线圈始终接通，保证主电路得电时，控制电路不能被切断。 （2）为给定回路的接通做好准备。 22启动给定回路按下SB2，给定回路接通，KA得电自锁，启动完成。 33停止顺序先将给定电位器调到最小位置，后按下SB1，切断给定回路；再断开QS2，切断主电路；最后断开QS1，切断控制电路。 图1-7继电保护原理图5第二章单元电路板的工作原理及调试第一节电源板工作原理及调试11电源板输入电压电源板输入电压取自同步变压器的副边另一绕组，共六组输入，其值为交流17v电压，但在相位上互差60，矢量图如图2-1所示。 将六组17v电压经由Q1Q3整流硅桥组成的整流电路，产生具有六个波头的直流脉动电压，整流后得到+15v，+24v，-15v三组电源。 一为给定电路提供电压；二为调节板、隔离板、触发板提供工作直流电源，确保电路工作；三为脉冲变压器提供电源。 图2-1矢量图 （1）整流环节电路原理图如图2-2所示。 图2-2整流环节电路原理图22滤波稳压环节将输出电压U1分为正负两组后进行滤波。 正电压经C1，C3，负电压经C2，C4滤波。 （1）稳压电路图如图2-3 （2）滤波分析滤波原理是利用电容两端电压不能突变的原理。 C1，C2为电解电容，其作用是工频滤波，提高输出电压，减小电压脉动。 C3，C4为小容量电容起高频滤波作用，减小高频信号对电路的影响。 对于C1，C2来讲，其阻抗Xc=1/wc=1/2100010-6Xc=106/3141000=3.1?。 对于C3，C4，其阻抗Xc=1/wc=1/20.2210-6Xc=106/3140.22=1.5105?。 所以C3，C4对于工频信号相当于开路状态。 6 （3）稳压环节采用输出电压固定的三端集成稳压器，7815和7915。 正常工作时输出电压为+15v和-15v。 C3，C4，C5，C6的作用是实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入高频干扰。 C7，C8作用是为了减小稳压电路输出端由输入端引入的低频干扰。 D13，D14的作用是保护二极管，当输入短路时，给C7，C8一个放电回路。 图2-3稳压电路图 （4）指示环节由R1，R2，R3，LD1，LD2，LD3组成，R1，R2，R3为限流电阻。 其电路图如图2-4所示。 图2-4稳压环节第二节调节板电路组成及各部分电路的工作过程相关基础知识提示11集成运算放大器集成运算放大器是一种高电压增益，高输入阻抗和低输出电阻的多级直接偶合放大电路。 由差分放大电路，电压放大器，输出级和偏益电路组成。 差分输入级的作用是提高整个电路的7共模抑制比和其它方面的性能。 电压放大级的作用是提高电压增益。 输出级由电压跟随器组成，作用是降低输出电阻，提高带载能力。 22集成运算放大器的两个重要概念a虚短集成运放两个输入端之间的电压通常接近于零，即Ui=Un-Up=0，若把它理想化，则有Ui=0，但不是短路，故称为虚短。 b虚断集成运算放大器两个输入端几乎不可用电流，即Ii=0，如果把它理想化，则有Ii=0，但不是断开，故称为虚断。 33基本电路电压比较器有过零比较器、任意电压比较器和迟滞比较器1）过零比较器。 电路原理图如图2-5(a)所示，工作原理如下。 当Ui0v时，Ui-00，由于运放的电压增益很大，所以很小的Ui产生的U0很大，但不能大于运放的始能。 所以有Ui0，Uo=+15v，Ui0，Uo=-15v，同理在反向过零比较器中有Ui0，Uo=-15v。 2）任意电压比较器。 电路原理图如图图2-5(b)所示，工作原理如下。 与过零比较器原理图相同，当UiUc时，Uo=+15v。 当UiUc时，Uo=-15v。 原理分析根据虚短的概念和虚断分析。 3）迟滞比较器电路原理图如图图2-5(c)所示，工作原理如下。 分析假设Uo=+15v，R0=20k，R1=R2=10k此时Up=（Uo-0）R2/（R0+R2）=15/（20+10）=5v根据虚短，Un=Up=5v根据虚断，Ud=Un=5v所以当Ui5v时，Uo=+15v而当Uo=-15v时，Up=（Uo-0）R2/（R0+R2）=-15/（20+10）=-5v，所以Ui-5v时，Uo=-15v。 图2-5过零比较器任意电压比较器迟滞比较器电路原理图当Ui5v时，Uo=-15v，而当Ui-5v时，Uo=+15v，形成如图（c）所示的窗口电路，具有很强的抗干扰能力，又称锁相环电路。 其输出特性如图2-6。 图2-6输出特性8输出电压Uo=-1/RCUsdt。 输出电压Uo为输入电压Us对时间的积分，负号表示相位相反。 当输入端Us为阶跃信号时，在其作用下，电容将以恒流方式充电输出电压Uo与时间域近似线性关系。 444013双双D D触发器逻辑符号如图2-7(a)。 状态说明CP作用后触发器的状态决定于CP到达D的值，而与CP到达前触发器什么状态无关。 主从D触发器逻辑符号如图2-7(b)。 图2-7(a)双D触发器逻辑符号(b)主从D触发器逻辑符号S（SET）置位端，即S=1，Q=1R（RSET）复位端，即R=1，Q=055比例调节器比例(P)调节器P调节器的输出信号Uo与输入信号Ui之间关系的一般表达式为U0=KpUi，式中KpP调节器的比例系数。 上式表明了P调节器的比例调节规律，即输出信号Uo与输入信号Ui之间存在一一对应的比例关系。 因此，比例系数Kp是P调节器的一个重要参数。 图2-8所示为由运放组成的一种P调节器的原理图及其在阶跃输入时的输出特性。 由图可见，该P调节器实际上就是一个反相放大器，其放大倍数为Au=Uo/Ui=R1/R0式中的负号是由于运放为反相输入方式，其输出电压U。 的极性与输入电压Ui的极性是相反的，即U。 的实际极性与其在图中的参考极性相反。 为便于系统的分析，P调节器的比例系数Kp可用正值表示，而其极性的关系在分析具体电路时再考虑。 故该P调节器的比例系数Kp为Kp=R1R0图2-8电路原理图输入为阶跃时的输出特性显然，改变反馈电阻R1，可以改变P调节器的比例系数Kp。 为得到满意的控制效果实际的P调节器的比例系数Kp常常是可以调节的。 比例控制的特点在比例控制的自动控制系统中，系统的控制和调节作用几乎与被控量的9变化同步进行，在时间上没有任何延迟，这说明比例控制作用及时、快速、控制作用强，而且K，值越大，系统的静特性越好、静差越小。 但是，K，值过大将有可能造成系统的不稳定，故实际系统只能选择适当的K，值，因此比例控制存在静差。 实际上，比例控制正是依据输入偏差(即给定量与反馈量之差)来进行的控制。 若输入偏差为零，P调节器的输出将为零，这说明系统没有比例控制作用，故系统便不能正常运行。 因此，当系统中出现扰动时，通过适当的比例控制，系统被控量虽然能达到新的稳定，但是永远回不到原值。 66积分调节器当自动控制系统不允许静差存在时，比例控制的P调节器就不能满足使用的需要，这就必须引入积分控制。 所谓积分控制，是指系统的输出量与输入量对时间的积分成正比例的控制，简称I控制。 积分 (1)调节器I调节器积分调节规律的一般表达式为Uo=K IUi dt=1/TUi dt式中K II调节器的积分常数；TI调节器的积分时间，T=1K I由上式可见，I调节器的输出电压Uo与输入电压AUi对时间的积分成正比。 图2-9所示为由运放组成的一种I调节器的原理图及其在阶跃输入时的输出特性。 图2-9电路原理图输入为阶跃时的输出特性I调节器实际上是一个运放积分电路。 当突加输入信号Ui时，由于电容C1两端电压不能突变，故电容C1被充电，输出电压Uo随之线性增大，Uo的大小正比于Ui对作用时间的积累，即Uo与Ui为时间积分关系。 如果Ui=0，积分过程就会终止；只要Ui0，积分过程将持续到积分器饱和为止。 电容C1完成了积分过程后，其两端电压等于积分终值电压而保持不变，由于Uio，故可认为此时运放的电压放大倍数极大，I调节器便利用运放这种极大开环电压放大能力使系统实现了稳态无静差。 该I调节器的输出电压Uo为Uo=-1/R0C1Ui dt因此，该I调节器的积分时间为T=RoCl。 若改变Ro或改变Cl，均可改变T。 T越小，表明-Uo上升得越快，积分作用就越强；反之，T越大，则积分作用越弱。 积分控制的特点在采用I调节器进行积分控制的自动控制系统中，由于系统的输出量不仅与输入量有关，而且与其作用时间有关，因此只要输入量存在，系统的输出量就不断地随时间积累，调节器的积分控制就起作用。 正是这种积分控制作用，使系统输出量逐渐趋向期望值，而输人偏差逐渐减小，直到输入量为零(即给定信号与反馈信号相等)时，系统进入稳态为止。 稳态时，I调节器保持积分终值电压不变，系统输出量就等于其期望值。 因此，积分控制可以10消除输出量的稳态误差，能实现无静差控制，这是积分控制的最大优点。 但是，由于积分作用是随时间积累而逐渐增强的，故积分控制的调节过程是缓慢的；由于积分作用在时间上总是落后于输入偏差信号的变化，故积分调节作用又是不及时的。 因此，积分作用通常做为一种辅助的调节作用，而系统也不单独使用I调节器。 77比例积分调节器比例控制速度快，但有静差；积分控制虽能消除静差，但调节过程时间较长。 因此，在实际应用中总是把这两种控制作用结合起来，形成比例积分控制规律。 比例积分控制简称为PI控制，它既具有稳态精度高的优点，又具有动态响应快的优点，因此它可以满足大多数自动控制系统的对控制性能的要求。 比例积分(P1)调节器PI调节器是以比例控制为主，积分控制为辅的调节器，其积分作用主要用来最终消除静差，故PI调节器又称为再调调节器。 比例积分调节规律的一般表达式为Uo=Uop+Uol=KpUi+KiUi dt=KP(Ui+1TUi dt)式中Uop-比例控制的输出；Uoi积分控制的输出；Ti比例积分调节器的积分时间，T I=KpK I。 上式说明，PI调节器的输出实际上是由比例和积分两个部分相加而成的。 图2-10所示为由运放组成的一种PI调节器的原理图及其在阶跃输入时的输出特性。 图2-10电路原理图输入为阶跃时的输出特性当突加输入信号Ui i时，由于电容Cl两端电压不能突变，故电容C1在此瞬间相当于短路，而运放的反馈回路中只存在电阻R，PI调节器相当于比例系数Kp。 (此Kp值一般较小)的P调节器，调节器的输出为一KpUi，因此PI调节器立即发挥比例控制作用。 紧接着,电容Cl被充电，输出电压Uo随之线性增大，PI调节器的积分控制也发挥作用，直到Ui=0时进入稳态为止。 稳态时，电容C1两端电压等于积分终值电压而保持不变。 因此，PI调节器与I调节器一样，利用稳态时运放极大的电压放大能力，使系统实现了稳态无静差。 由上述分析可知，PI调节器也是利用时间积累、保持性，才消除了静差。 比例积分控制的特点比例积分控制控制的比例作用，使得系统动态响应速度快，而积分作用，又是系统基本上无静差。 PI调节器的两个可供调节的参数位Kp和TI。 减小Kp或增大TI，均会减小超调量，有利于系统稳定，但同时也降低系统的动态响应速度。 调节板的电路组成11调节板的电路可划分为低压/低速封锁电路、给定积分调节器、积分先行放大调节器、正负限幅电路、电压反馈电路、电流截至负反馈电路、缺相保护电路、滞环电压比较器、过电流保护电路、限流整定和设定电路。 下面对各电路的工作过程进行分析。 11给定积分电路给定电路的电路图如图2-11所示。 图2-11给定积分电路原理图在实际控制系统中，当给系统突加一个阶跃给定信号时，系统会产生冲击效果。 这是我们不希望的。 为此必须使用能把阶跃信号变换为缓变信号的电路，而积分调节器能满足这一要求。 因此积分器在给定电路中，故称为给定积分器。 在使用晶闸管整流电路作为直流电机的电枢电源时，为什么要限制突加给定呢？我们先分析一下当突加给定时会产生什么结果。 在直流电机调压调速系统中，首先，启动时突加给定时，电机此时的转速为零，电枢内没有反电动势形成，此时将会产生很大的负载电流，该电流可能会使晶闸管损坏；其次，因为晶闸管的导通是一个过程，过大的电流也会使其局部击穿；最后，电流的上升率太快，可能会导致晶闸管的门极击穿。 基于此三种可能后果的产生，在设计时要考虑将阶跃给定信号变为缓变信号。 此给定积分器有两部分组成，一是前级的电压比较器，二是后级的积分器。 1）电压比较器中各元件的作用如下电容C5起滤波的作用。 当Ug中含有交流成份时，由于C5的作用可以消除交流成份的影响，R10与C6组成无源迟后网络起抗干扰作用。 迟后网络对低频有用信号不产生衰变，而对高频噪声信号有消弱作用，b值越小，通过网络的噪声电平越低。 IC1的作用。 IC1与其它元件组成电压比较器。 D 4、D5并接在运算放大器的同相与反相输入端起正负限幅，即钳位作用，用以保护运算放大器。 工作过程分析。 给定电压Ug由+15V经电位器分压取得，在0V-+10V之间可调，经R 10、R 11、C6滤波校正后，作用于由LM324，R13，W6组成的同相电压比较器的输入端+（LM324-5#），在其7#端输出Ua，其值约为+15V，Ua为后面的积分器提供输入信号。 2）积分器中各元件的作用如下 (1)W6来改变积分常数 (2)R11，R12，R14，R15的作用。 为运算放大器输入匹配电阻，使运放的工作理想。 (3)W 6、IC2与C7，C8组成积分器起给定积分的作用，将阶跃信号变成连续缓慢变化的信号。 12 (4)R18的作用。 反馈电阻保证运放输入端的输入信号在一定的数值范围内。 (5)D6的作用。 限定积分方向。 (6)C 7、C8位积分器的电容，两个有极性的电容统计串联使用是为了获取大容量无极性的电容。 工作过程分析。 前级信号Ua经电阻R13和电位器W6分压后，作为积分器的输入信号，调节W6可改变积分常数（即积分时间），经由IC2，C7，C8等元件组成的积分输出，再经校正网络输出Ua与其它信号综合，作用于后面的放大器。 为什么调节W6改变积分时间呢？我么们知道，积分调节器的积分时间常数是由电阻阻值和电容容量的乘积决定的。 如果需要改变积分时间，可以改变电阻的阻值或改变电容的容量来实现。 但是在电路设计是我们要充分考虑其工艺性，如果使用可变电容器，来达到改变电容的容量的目的，我们知道可变电容器的制造比较困难，其体积也比较大，使用起来很不方便。 另外也可以改变电阻的阻值，虽然容易做到，但是阻值大范围的将会影响运放的输入电阻。 为了消除这些不利应诉，同时达到调节积分时间的目的，使用了改变输入信号的方法，即使用电位器W6调节电压。 22滤波型放大调节器滤波型放大调节器由运放电路LM 324、二极管D7和D 8、电阻R19和R 20、电容C9和C10等元件组成。 其电路原理如图2-12所示。 图2-12积分先行放大调节器电路原理图1）元件的作用C9，C10的反向串联的作用。 C9，C10的反向串联使其电容值减小一半，而电压增大一倍，并且组成一无极性的电容起减小静差率，提高稳定性的作用。 R19为反馈比例系数的产生电阻给定积分器的输出信号Ua加到运放的5#脚作为输入。 当给电的一瞬间，电容器两端的电压不能突变，电容器相当于短路，使运放输出端8#脚的电位不能突变，只能随着电容器的充电逐渐上升，此时积分的效应明显，二电阻的作用变为次之，当电容器两端的电压达到一定值之后，电容相当于断路，电容器失去作用，此时电阻发挥作用。 该电路近似于积分调节器的惯性环节，可将信号成比例放大的同时，还具有减小静差率，提高稳定性的作用。 放大倍数可靠放大，由于C9，C10的作用，使输出信号不能突变，只能缓慢变化。 1333正负限幅电路限幅电路原理图见图2-13，工作原理分析如下。 图2-13限幅电路原理图正限幅。 调节W1中心插头的位置，可使U1为一需要电压。 当Ub值小于U1时，Uk=Uk，当Ub值小于Uc+0.7v时，Uk=Ub。 当UbU1+0.7v时，Uk=U1+0.7v不变，D9导通，使Uk在Uc+0.7v以下变化。 负限幅。 调节W2中心插头的位置，可使U2为一固定电压值（小于零）。 当Ub值大于U2时，Uk=Ub，当Ub值小于U2-0.7v时，Uk=U2-0.7v，D10导通，使Uk在U2-0.7v以上变化。 限幅电路的作用。 控制Uk值在U2-0.7vU1+0.7v之间变化，调节合理的U1及U2可以有效的控制Uk的变化范围，从而控制amin及bmin的大小。 44电压负反馈电路反馈概念将被控量变换成与输入量相同性质的物理量，并送回到输入端，用以与输入信号相叠加。 比较环节将输入信号和反馈信号在此处相比较。 怎样判别反馈环节信号的极性?判别可控硅调速系统反馈环节信号的极性可用如下方法先用电压表测量反馈信号的极性，然后将反馈信号的端与调节器输出端连接，另一端暂时空着，用手把反馈回路悬空的一端与调节器输入端碰触一下立即离开，观察在碰触的瞬间，调节器的输出量是增大还是减少，如果减少则表明反馈信号为负反馈；若增大则表明是正反馈。 注意，必须经过检查判明极性后，才可将反馈信号线接好。 各种软反馈（如微分反馈等)环节，同样可用上述办法判别极性，但软反馈只有在输出或被调量发生变化时才有信号、输出稳定后，反馈信号消失。 如果是负反馈环节，则在将反馈信号接通的瞬间，输出量应瞬时减小，然后又马上回复到原来的稳定值。 同样，当反馈信号断开的瞬间，输出应当瞬时增大；反之，如果在反馈信号接通与断开的瞬时，输出量的变化与上述过程相反，则表明是正软反馈。 电路工作过程电压负反馈电路原理如图2-14所示。 反馈电压信号由电枢两端经取样电路，在电阻R108上由45#和45#线取出，送到隔离板上，经隔离电路和调制解调电路处理后，由电位器W1的中心点输出给调节板的207#（FUu）。 14图2-14电压负反馈电路原理反馈信号UFu（大于零的正值），经校正环节后，输出Ufu1，加至LM324-9#脚。 Ug经过给定积分环节输出Ua，Ua与Ufu1综合后作用于积分先行放大调节器，Ua0，Ua与Ufu1极性相反，因此为负反馈。 其作用是稳定转速，提高机械特性，加快过渡过程。 55零速封锁电路为了防止系统电机在给定信号很小的时候出现爬行现象，在设计时应考虑保护电路，零速封锁电路就能防止此现象的发生。 零速封锁电路原理如图2-15所示。 图2-15零速封锁电路原理1）电路的组成零速封锁电路主要由运算放大器LM324及电阻和二极管等元件构成近似电压比较器。 为防止放大倍数过大，取电阻R5的阻值为2M，电阻R 1、R 2、R 3、R4为取得标准电压而设，二极管D3是为了防止负电压加到积分先行放大器的输入端，造成电机转速失控而设计的。 低速时的标准电压设定为0.3V，当给定电压小于此值时，该电路起作用。 2）原理分析+15V经电阻R 1、R2分压后，使得Ub=15/（30+2）=0.95v。 Ub再经电阻R 3、R4分压，使得Uc=0.9510/30=0.31v。 即运算放大器同相输入为0.31v。 运算放大器同相输入为0.31v，反相器输入为Ug，由于反馈电阻R5=2mn，所以该电路近似为电压比较器。 当UcUg时，即Ug0.3v时，运算放大器输出端1#为+15v，二极管D3导通，Ua=+15v。 当UcUg时，即Ug0.3v时，运算放大器输出端1#为-15v，二极管D3截止，Ua=0v。 该电压Ua与给定积分器的输出信号及反馈电压信号综合叠加后作用于积分先行放大调节器输入端。 当该放大器的输出端电压（Uk）大于0v时，可控硅电路输出电压，当该放大器的输出端电压（Uk）小于0v时，可控硅电路输出电压Ud=0v。 当0Ug0.3v时，运算放大器输出端1#为+15v，二极管D3导通，Ua=+15v，放大器的输出端电压（Uk）小于0v，可控硅电路输出电压Ud=0。 15当Ug较小时，如没有封锁电路，则产生积分先行放大调节器的输出端电压（Uk）大于0v，但很小，Ud有一定的数值，也很小，若此时电动机有负载则容易出现堵转现象，导致电机损坏。 66电流截止负反馈1）信号取出在主电路的交流侧通过交流互感器将信号（41#、42#、43#）取出，经三相桥式整流电路整流后，为+Ufi和-Ufi两个信号。 +Ufi作为截流负反馈的监测信号。 信号取样电路如图2-16所示。 图2-16信号取样电路2）电流截止负反馈电路分析。 电流截止负反馈电路原理图如图2-17所示。 图2-17电流截止负反馈电路原理原理分析+Ufi经电位器W3调节反馈强度后，整定值Ui为稳压二极管的稳压值，当主电路正常工作时，Ui小于WD2的稳压值，稳压管不会被击穿，Ua2=0v。 此时电流反馈信号电压对电路没有任何影响；当Ui大于WD2+0.7v时，Ua20v，此信号与给定积分器的输出信号和低速封锁电路的输出信号，在积分先行电路的输入端叠加，使Uk值减小，从而使输出电压变低，负载电流不再上升。 作用使电动机获得挖土机特性，即当负载电流I1.25Ie时由于反馈的作用使电动电枢两端电压下降，有效的进行过载保护，且当负载减小后还可以自动恢复正常进行。 77过电流保护电路 （1）限流设定电路如图2-18所示。 16图2-18限流值设定电路限流值整定电路该电路将+15V经调节限流设定电位器W5可以获得一个合适的基准比较电压U1，且U13V。 （2）过流值整定电路过流值整定电路如上图。 将电流反馈信号-Ufi通过W4的调节可得到反馈信号U2且U20时，即U1-（U2+U3）LM311-7#输出为-15v，D17截止，U5=0v。 当U1+U2+U30时，即U11v时，电路中的保护电路工作。 88缺相保护信号电路缺相保护信号电路如图2-20所示。 将缺相变压器的副边输出信号Qx经二极管D14的半波整流后，由C14，R25滤波得到反馈信号U3，且U30。 U3=-127/220x65x0.5=-14v。 此信号与基准比较电压信号在LM311的正输入端叠加。 图2-20缺相保护信号电路99保护电路17保护电路如图2-21所示。 上电时，R=1,S=0,Q=0,/Q=1；稳定时，R=0,S=0,Q=0,/Q=1。 电路正常工作时U5=0，电路不工作，SCR不导通。 当电路过流时，U5=14.3v（1S=1）时，D1翻转，1Q=1即15v，U2=15v，通过电阻R44叠加在LM324-9#上，强反馈使Uk0。 同时D12截止，V经R 24、C16充电达到一定值时，2S=1/2Q=0，D13导通，三极管导通产生脉冲使SCR导通，并保持。 C17和R25组成上电复位电路。 图2-21保护电路10速度调节器ASR速度调节器是把给定电压信号Ug与反馈电压信号Ufn进行比例积分运算，通过运算放大器使输出按某种预定的规律变化。 电路图如图2-22所示。 图2-22速度调节器电路图11电流调节器ACR电流调节器的作用与速度调节器的作用类似，它把速度调节器的输出信号与电流反馈信号进行比例积分运算。 在系统中起到维持电流恒定的作用，并保证在过渡过程中维持最大电流不变，以缩短转速的调节过程。 电流调节器电路图如图2-23所示。 18图2-23电流调节器电路图第三节触发板（CFD）工作原理及调试相关知识提示11对触发电路的要求1）触发脉冲信号应有足够的功率和宽度。 因为晶闸管元件门极参数具有一定的分散性，并且外界温度不同时，元件的触发电压和电流也有一定的差异。 即使同一型号的晶闸管也不能用一条伏安特性来表示出来，而只能用该型号晶闸管的一组高阻伏安特性和一组低阻伏安特性所围成的一个伏安特性区域来表示，所以为了使元件在各种可能的工作条件下均能可靠触发，触发电路所发出的触发脉冲电压和电流必须大于门极规定的触发电压Ugt与触发电流Igt的最大值，并且留有足够的余量。 2）由于晶闸管的触发是有一个过程的，也就是说晶闸管的导通需要一定的时间，不是一触即通的，只有晶闸管的阳极电流即主回路电流上升到擎住电流I L以上时，管子才能导通，所以触发脉冲信号应有一定的宽度才能保证触发的晶闸管可靠导通。 3）触发脉冲的形式要有和晶闸管导通时间有一定的对应性。 4）触发脉冲要有足够的移相范围并且要与主回路电源同步。 5）防止晶闸管误导通的措施。 门极回路使用屏蔽线并将金属屏蔽层可靠接地。 门极回路走线与载流大的导线以及易产生干扰信号的引线之间保持足够的距离。 触发器的电源采用有静电屏蔽的变压器供电。 不要选用触发电流较小的晶闸管。 门极和阴极间加幅值不大于5v的负偏压。 在脉冲变压器二次侧输出或晶闸管的门极和阴极之间串并二极管，电阻，电容，通常在门极和阴极间并接0.010.1up的电容可有效吸收高额干扰。 224KC04各管脚作用1脉冲输出。 （在同步电压正半周） 3、4接电容形成锯齿波。 5电源（负）197接地（零电位）8接同步电压。 9综合uc，ub等信号，移相信号控制。 10、12接电容控制V7产生脉冲。 15脉冲输出（在同步电压负半周）。 16+15V。 各环节的工作原理触发板主要为三项可控整流电路提供双窄脉冲的。 本系统采用KC04集成电路作为主要元件。 KC04集成电路由同步电压、锯齿波形成、脉冲移相、脉冲形成、脉冲分配和放大输出环节组成。 图2-24为KC04电路原理图，虚线框内为集成电路部分，该电路可分为同步电源、锯齿波形成、脉冲移相、脉冲形成、脉冲分选与放大输出等五个环节。 下面分析各环节的工作原理。 图2-24KC04电路原理图11同步电源环节同步电源环节主要由V1V4等元件组成，同步电压us经限流电阻R20加到V 1、V2基极。 当us在正半周时，V1导通，V 2、V3截止，m点为低电平，n点为高电平。 当us在负半周时，V 2、V3导通，V1截止，n点为低电平，m点为高电平。 VD 1、VD2组成与门电路，只要m、n两点有一处是低电平，就将U b4箝位在低电平，V4截止，只有在同步电压|us|0.7V时，V6管导通(即V7截止)，若固定U c 5、Ub不变，使Uc变动，V6管导通的时刻将随之改变即脉冲产生的时刻随之改变，这样脉冲也就得以移相。 55脉冲分选与放大输出环节V 8、V12组成脉冲分选环节，功放环节由两路组成，一路由V9V11组成，另一路由V13V15组成。 在同步电压us一个周期的正负半周内，V7的集电极输出两个相隔1800的脉冲，这两个脉冲可以用来触发主电路中同一相上分别工作在正、负半周的两个晶闸管。 那么，上述两个脉冲如何分选呢?由图可知，其两个脉冲的分选是通过同步电压的正半周和负半周来实现的。 当us为正半周时，V1导通，m点为低电平，n点为高电平，V8截止，V12导通，V12把V7集电极的正脉冲箝位在零电位。 另外，V7集电极的正脉冲又通过二极管VD7经V9V11组成的功放电路放大后由端1#输出。 当us为负半周时，则情况相反，V8导通，V12截止，V7集电极的正脉冲经V13V15组成的功放电路放大后由端15#输出。 电路中V l1V20是为了增强电路的抗干扰能力而设置的，用来提高V 8、V 9、V 12、V13的门坎电压，二极管VD l一VD 2、VD6VD8起隔离作用，端子13#、14#是提供脉冲列调制和封锁脉冲的控制端。 该集成触发电路脉冲的移相范围小于1800，当us=30V，其有效的移相范围为1500。 66波形图如下21图2-25KC04电路波形图触发电路工作原理Vta，Vtb，Vtc分别为A，B，C三相的同步电压，Uk为控制电压，Up为负偏置电压。 同步电压接KC04的8号脚，控制电压和负偏置电压综合作用于KC04的9号脚，在KC04的1和15号脚输出正负脉冲加于二极管Vd1Vd12组成六个或门，可输出六路双窄脉冲，三极管V1V6起功率放大作用。 在其集电极输出脉冲给脉冲变压器。 当同步电压us=30v时其有效移相范围为150。 所以在本电路中，Vta，Vtb，Vtc均为30v，移相范围为150。 同步电压使触发电路与主电路有一定相位关系。 设置Up的作用是当触发电路的控制电压Uc=0时，使晶闸管整流装置输出电压Ud=0，对应控制角0定义为初始相位角。 整流电路的形式不同，负载的性质不同，初始相位角0不同。 触发板工作原理综述由KC04与电阻和电容组成振荡电路。 将由同步变压器提供的同步电压Uta，Utb，Utc分别接入三片Kco4的第8脚，通过W1，W2，W3可调节锯齿波斜率，最终由1脚得到触发信号，再经T1，T3，T5的功率放大加到可控硅的门极及阴极作为触发脉冲使用。 VD1VD12组成六个或门，其中VD12与VD9；VD7与VD10；VD3与VD6；VD1与VD4；VD11与VD2；VD5与VD8个组成一个或门。 可输出六路双窄脉冲；三极管V1V6起功率放大作用。 对图2-26矢量图分析如下22图2-26矢量图Ug1为VD1与VD4或门输出，差60Ug2为VD3与VD6或门输出，差60Ug3为VU5与VU8或门输出，差60Ug4为VD7与VD10或门输出，差60Ug5为VD9与VD12或门输出，差60Ug6为VD11与VD2或门输出，差60参数调整11调节三相触发电路中4Kco4锯齿波斜率（万用表，示波器，两种方法）在触发板上，W1，W2，W3的作用是调整Kco4锯齿波的斜率，在开环条件下，令Ug=0调节W1，W2，W3，测量测试点S 1、S 2、S3对地电压，当其值为6.3v时，理论分析Ug变化1V，脉冲移相20。 22设置调节偏移电压Ub设置Ub的作用是当触发电路的控制电压Uc=0时，使晶闸管整流装置输出电压Ud=0，对应控制角的定义为初始相位角。 整流电路的形式不同，负载的性质不同，初始相位角不同。 阻性负载时，三相半波=150，三相全控桥=120，三相半控桥=180。 图2-27是触发板原理图。 23图2-27触发板原理图24第四节隔离板工作原理与调试相关知识提示1电感三点式振荡电路工作原理。 2隔离变压器的作用将主电路与控制电路隔离，使其只有磁的联系而无电的联系；隔离变压器原边绕组约为1.8?而副边绕组约2.0?。 具有一定的声压作用，用于补偿调制电路的损耗。 工作原理分析将取自主电路的电压反馈信号与控制电路进行隔离，以防止主电路的强电信号进入控制电路造成设备及人身伤害。 11振荡电路工作原理振荡电路原理图如图2-28所示。 图2-28振荡电路原理图+15v的直流电源经振荡变压器的绕组9#、10#加于T2的集电极，经电阻R3，绕组12#，11#，R2加于T2的基极，+15v电源经绕组8#，7#加于T1集电极经电阻R3，绕组5#，6#，R1加于T1的基极。 此时，T1，T2同时具备了导通条件，但由于T1，T2的参数不完全一致，导致了其中一个三极管优先导通工作。 以T1优先导通为例，T1导通，导致T2集电极电位下降，T2截止，当T1饱和时，由于Uce=0.3v，而Ube=0.7v而使T1截止，T2导通。 T 1、T2的轮流导通，使绕组7#，8#和9#，10#轮流流过电流。 电流方向为8#到7#，9#到10#而8#和10#为同名端，所以在1#，2#和3#，4#产生互差180的信号，而且频率为2KHz左右。 22隔离电路工作原理隔离电路原理图如2-29所示。 25图2-29隔离电路原理图将取自主电路的电压反馈信号44#，45#，接到如图2-29所示，其中45#电位高于44#电位，即45#为正，44#为负。 当2KHz的方波产生以后，振荡变压器的输出波形为图2-30。 （1）当1#，2#输出时，T4管饱和导通，此时隔离变压器的原边绕组5#，6#脚接通反馈电压，即6#正5#负，而副边1#，2#脚产生电压，2#正，1#负。 图2-30振荡变压器的输出波形图 （2）当3#，4#输出时，T3管饱和导通，此时，隔离变压器的原边绕组7，8脚接通反馈电压，即7正，8负，而副边3#，4#脚产生电压，3#正，4#负。 （3）经隔离变压器，产生2KHz的信号，波形如图227所示，即将45#与44