晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的定相與動(dòng)態(tài)調(diào)試

要想有效而準(zhǔn)確的控制晶閘管變流裝置的輸出，觸發(fā)電路應(yīng)能發(fā)出與相應(yīng)晶閘管陽(yáng)極電壓有一定相位關(guān)系的脈沖，出發(fā)電路送出初始脈沖的時(shí)刻是由輸入到該觸發(fā)電路的同步電壓來(lái)確定的。所以必須根據(jù)被觸發(fā)晶閘管陽(yáng)極電壓的相位要求，正確供給各相應(yīng)出發(fā)電路特定的同步電壓，才能使觸發(fā)電路分別在晶閘管需要出發(fā)脈沖的時(shí)刻輸出脈沖，這種正確選擇同步電壓相位以及獲取不同相位同步電壓的方法叫做出發(fā)電路的定相。 利用示波器結(jié)合晶閘管電路特點(diǎn)進(jìn)行定相操作的詳實(shí)過(guò)程，推薦一種快速識(shí)別變壓器聯(lián)接組別及根據(jù)組別聯(lián)接變壓器的一種實(shí)用方法。通過(guò)利用波形分析對(duì)PI調(diào)節(jié)器性能的動(dòng)態(tài)分析與調(diào)試，探討一種利用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器檢測(cè)、調(diào)試系統(tǒng)的一種手段。 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)試是指根據(jù)負(fù)載性質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的要求調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，以滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。如上升時(shí)間、最大超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間、動(dòng)態(tài)速降等。實(shí)現(xiàn)充分發(fā)揮電機(jī)潛力，適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求的目標(biāo)。 前言 隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，雖然直流調(diào)速一統(tǒng)天下的格局已被打破，但由于其具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)及調(diào)速性能，目前在調(diào)速領(lǐng)域中仍占有一定地位，特別是一些對(duì)精度、快速性要求較高的場(chǎng)合，仍倍受親睞。 直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式種類(lèi)繁多，本文以廣泛應(yīng)用的晶閘管三相全控橋不可逆、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為例介紹系統(tǒng)調(diào)試的一些方法與技巧。由于直流調(diào)速系統(tǒng)涉及電力電子、變壓器、電機(jī)、電工電子等諸多電學(xué)領(lǐng)域，掌握其工作原理及檢測(cè)調(diào)試方法，對(duì)提高綜合電氣水平大有裨益，利用其相關(guān)原理及方法學(xué)習(xí)與解決其它自動(dòng)控制系統(tǒng)有觸類(lèi)旁通之感，必將事半功倍。 　　第一章 同步的概念 　　從直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，改變n的方法有三種：即改變U、Ra、Φ。由于調(diào)壓調(diào)速卓越的性能被廣泛采用，本文只介紹晶閘管直流調(diào)壓調(diào)速，以三相全控橋?yàn)槔?。如圖一，每一晶閘管VT的觸發(fā)脈沖Ug的出現(xiàn)時(shí)刻應(yīng)與主電路電壓保持一定的相位關(guān)系，即所謂同步。同步遷涉到主電路電源相序，整流變壓器TR、同步變壓器TS的聯(lián)接組別，以及各種型式觸發(fā)器的具體要求，有的還涉及濾波引起的相位滯后問(wèn)題，這就要求正確選擇同步變壓器以及核對(duì)TR與TS的相序。 第二章 確定并正確聯(lián)接同步變壓器 　1首先確定TR與TS的相位差，確定TS的聯(lián)接組別。例：TR聯(lián)接組別為 ，TS滯后TR1500，由矢量圖（如圖二）得TS聯(lián)接組別為 。 　2下一步的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確識(shí)別、選擇或聯(lián)接變壓器，以滿(mǎn)足定相要求。矢量圖法應(yīng)熟練掌握，但在實(shí)際應(yīng)用中此法比較繁瑣，且須動(dòng)筆作圖，工作現(xiàn)場(chǎng)往往比較嘈雜，容易出錯(cuò)，本人在工作中總結(jié)出一種快速識(shí)別和聯(lián)接變壓器的方法，經(jīng)大量矢量圖反復(fù)驗(yàn)證，確實(shí)可行，介紹如下： ⑴ 記住口訣 　　矢量原點(diǎn)要定位， 　　星星十二基準(zhǔn)位， 　　原邊順角超前位， 　　級(jí)次角順要后退 　　 極性相背反向退， 　　星轉(zhuǎn)角移四點(diǎn)對(duì)。 ⑵ 解釋一：以 作為矢量基準(zhǔn)，即起始原點(diǎn)，其它所有聯(lián)接組別均由 演變而來(lái)；如圖三。 ⑶ 解釋二：若一次改接為三角形聯(lián)接，二次仍為星形聯(lián)接，此組別以30O相位差移相，超前 30O（1點(diǎn)）而變?yōu)?，如圖四(a)，若一次改接為反三角形聯(lián)接，二次仍為星形聯(lián)接，則滯后于 30O而變?yōu)?，如圖四(b)，即所謂“原邊順角超前位”。 ⑷ 解釋三：一次星形聯(lián)接不變，二次改為三角形聯(lián)接，同樣產(chǎn)生與 30O 相位差。順、反三角形，超前、滯后的關(guān)系與一次改接情況相反，即順三角形聯(lián)接滯后30O ，反三角形聯(lián)接超前30O ，如圖五，所謂“級(jí)次角順要后退”。 ?、?解釋四：若一、二次均變?yōu)槿切温?lián)接，按照前述一、二次側(cè)變化產(chǎn)生的相位差作代數(shù)和求出總的相位差即可。如圖六（a） 一次（-300），二次（-300），（-300）+（-300）=-600 ，滯后600，即2點(diǎn)鐘，聯(lián)接組別 。 　　圖六（b）一次（-300），二次（+300），（-300）+（+300）=00，相位差00 即為 聯(lián)接組別。 ?、?若一、二次同名端相反，即所謂反極性，在上述判別基礎(chǔ)上相差六點(diǎn)，曰：“極性相背反向退”，如圖七a、b， 點(diǎn)，聯(lián)接組別由12點(diǎn)鐘變?yōu)?點(diǎn)鐘。 　?、?若相間移位，在上述判斷后，順相序方向移動(dòng)一相，滯后1200，加4點(diǎn)，如圖八（a） 點(diǎn)，組別號(hào)由11點(diǎn)變?yōu)?點(diǎn)鐘。逆相序方向移動(dòng)一相超前1200，減4點(diǎn)，圖八（b） 點(diǎn)，組別號(hào)由12點(diǎn)變?yōu)?點(diǎn)鐘。 ?、?綜上所述，由變壓器聯(lián)接圖即可目測(cè)判斷組別；由組別也可直接畫(huà)出聯(lián)接圖，而無(wú)需通過(guò)矢量圖識(shí)別與聯(lián)接，準(zhǔn)確、方便，通俗易懂。 　　此聯(lián)接組別快速識(shí)別法同樣適用于電力變壓器 ， ， 方式的識(shí)別與聯(lián)接，但不適用于Z形方式的識(shí)別與聯(lián)接。 第三章 確定主電源相序 三相交流電源波形圖如圖九，相序應(yīng)為U→V→W→U，即V相滯后U相1200，W相滯后V相1200，當(dāng)設(shè)備初次運(yùn)行或檢修后運(yùn)行難免錯(cuò)亂，必須核查與調(diào)整，使其符合要求。 步驟如下： 1 主電路負(fù)載開(kāi)路，觸發(fā)電路關(guān)閉。 2 將示波器探頭CH1地夾接主電源PE，CH1探頭搭接在主電源U相端子，調(diào)節(jié)示波器X軸靈敏度，使正弦波半個(gè)周期占據(jù)3格，每格600。 3 將探頭CH2搭接到電源V相端子。若示波器顯示圖十(a)波形CH2的波形比CH1的波形滯后1200，可知CH1測(cè)得為U相，CH2所測(cè)為V相波形。否則波形顯示為圖十(b)，CH2測(cè)得的是W相，此時(shí)，將W與V調(diào)換即可。 　　第四章 校對(duì)同步變壓器與整流變壓器的相位關(guān)系 1. 首先校對(duì)同步變壓器的二次側(cè)相序，方法與主電路相同，不再贅述。 2. 同步變壓器雖然為順相序，并不意味與主電路之間相位協(xié)調(diào)，還需檢查T(mén)S與TR的相位差，看是否一一對(duì)應(yīng)。 步驟： 1.將TR與TS二次側(cè)中性線(xiàn)短接，用CH1地夾住。 2. CH1接TR U相，CH2接TS U相。 3. 觀察波形是否符合前文2.1中述及的相位差，若符合說(shuō)明TR與TS相位一一對(duì)應(yīng)，若不符合，則在不改變TS相序的前提下，整體移接TS一次側(cè)即：U→V V→W W→U，直至符合TR與TS的相位差要求。 　　第五章 檢查測(cè)量觸發(fā)脈沖順序 圖一所示主電路中的晶閘管導(dǎo)通順序：VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1，對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器脈沖為Ug1→Ug2→Ug3→Ug4→Ug5→Ug6→Ug1，每路脈沖依次滯后前一相600。 　步驟： 　1 關(guān)斷主電路，觸發(fā)電路工作，有脈沖輸出。 　2 將CH1探頭地夾住TS二次側(cè)星點(diǎn)，CH1接Usa，并調(diào)整半個(gè)周期為3格。 　3 CH2探頭接Ug1(若使用脈沖變壓器接測(cè)試點(diǎn)即可)。 　　 　　4 依次換接Ug1、Ug2、Ug3、Ug4、Ug5、Ug6脈沖分別顯示在示波器上，如圖十一(a) 為Ug1，(b)為Ug2，(c)為Ug6。 這說(shuō)明脈沖順序正確，否則應(yīng)檢查前面步驟，直到正確為止。 第六章 初相位及移相范圍的整定 在給定值為零時(shí)，觸發(fā)脈沖出現(xiàn)時(shí)使得Ud=0，一般 整定在略大于900。 步驟： 1 根據(jù)前文TR與TS的相位差，結(jié)合 的具體要求，折算出滿(mǎn)足要求時(shí)TS與脈沖的相位關(guān)系。 2 主電路斷開(kāi)，觸發(fā)電路工作。 3 CH1地接TS星點(diǎn)，CH1探頭接TS Usu，CH2接脈沖或測(cè)試點(diǎn)。 4 調(diào)節(jié)負(fù)偏壓，使Usa與脈沖滿(mǎn)足6.1的相位關(guān)系。 5 加上控制電壓，并調(diào)節(jié)，在 時(shí)，加以限幅。 　　第七章 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)與調(diào)試 7.1 系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是晶閘管變流技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的復(fù)雜控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)調(diào)試更是關(guān)鍵。 為使轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性，轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器都采用PI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速和電流都采用負(fù)反饋閉環(huán)。這就要求轉(zhuǎn)速給定電壓Ug和轉(zhuǎn)速反饋電壓Un的極性相反，電流給定電壓與電流反饋電壓Ufa的極性相反，由晶閘管觸發(fā)裝置移相特性要求，可決定電流調(diào)節(jié)器ACR輸出電壓Uc的極性。 轉(zhuǎn)速給定電壓Ug與轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufs比較后，加在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入端，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由給定電壓Ug決定，ASR的輸出電壓Us作為電流給定電壓加在電流調(diào)節(jié)器的輸入端，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出電壓Uc作為控制電壓加在觸發(fā)器上，晶閘管可控整流裝置輸出整流電壓，以保證電動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。 ASR輸出限幅值對(duì)應(yīng)為最大電流給定值，取決于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力和系統(tǒng)對(duì)最大加速度的要求。ACR輸出限幅限制 。電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為不飽和，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為飽和與不飽和兩種情況。調(diào)節(jié)器飽和輸出時(shí)輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，只有在輸入端加反向的 才能使調(diào)節(jié)器退出飽和，調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，輸出小于限幅值，比例積分作用可使輸入偏差 在穩(wěn)態(tài)時(shí)始終為零。但由于ASR、ACR的積分保持（記憶）作用，ASR和ACR都有恒定的輸出電壓。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流無(wú)靜差。 7.2 PI調(diào)節(jié)器性能測(cè)試與波形分析 PI調(diào)節(jié)器是系統(tǒng)核心，必須掌握其性能 原理圖如圖<