專利名稱：數(shù)字直流調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于電力拖動(dòng)領(lǐng)域自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字直流調(diào)速裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，用于電力拖動(dòng)的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)主要是模擬控制系統(tǒng)，由于硬件電路 和器件的原因，采用的也只是單閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能不高，不 能控制復(fù)雜規(guī)律，在優(yōu)化控制、可靠性控制和高性能控制方面存在不足。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種數(shù)字直流調(diào)速裝置，它能夠有效地實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)控 制，還能夠可靠地提高動(dòng)態(tài)性能、控制復(fù)雜規(guī)律和實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，并且具有器件標(biāo)準(zhǔn)化程度 高和制作成本低的特點(diǎn)。 本實(shí)用新型解決問題的技術(shù)方案如下。 它由基本模板BM(l)和操作面板CP(2)組成，基本模板BM上設(shè)置有功率模板PM、 電子模板EM、功率接口模板PI和勵(lì)磁控制模板EC ;功率模板PM上設(shè)置有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR， 電流調(diào)節(jié)器ACR和電力電子變換器UPE，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR通過電流調(diào)節(jié)器ACR連接電力電子 變換器UPE ;電子模板EM上設(shè)置有雙核中央處理器CPU、快速擦寫存儲(chǔ)器flash EPR0M和軟 件模塊SM，雙核中央處理器CPU通過軟件模塊SM連接快速擦寫存儲(chǔ)器flash EPR0M。 功率模板PM的電力電子變換器UPE通過功率接口模板PI連接電子模板EM的雙 核中央處理器CPU,功率模板PM的電力電子變換器UPE連接勵(lì)磁控制模板EC，功率模板PM 的電力電子變換器UPE連接直流電機(jī)M。 功率模板PM的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR連接電子模板EM的雙核中央處理器CPU。 本實(shí)用新型的有益效果是由于在基本模板BM上設(shè)置有功率模板PM、電子模板 EM、功率接口模板PI和勵(lì)磁控制模板EC，因而器件標(biāo)準(zhǔn)化程度高。同時(shí)，由于功率模板PM 上設(shè)置有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR和電力電子變換器UPE，因而實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)速和電 流的雙閉環(huán)控制。另外，由于電子模板EM上設(shè)置有雙核中央處理器CPU、快速擦寫存儲(chǔ)器 flash EPROM和軟件模塊，因而具有快速運(yùn)算、邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)。本實(shí)用新型還 具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、調(diào)試方便和成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖提供的實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是功率模板PM的結(jié)構(gòu)框圖。 圖中，1.基本模板BM， 2.操作面板CP， 3.電子模板EM， 4.功率模板PM， 5.功率接 口模板PI，6.勵(lì)磁控制模板EC，7.雙核中央處理器CPU，8.快速擦寫存儲(chǔ)器flash EPROM， 9.軟件模板SM， 10.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR， 11.電流調(diào)節(jié)器ACR， 12.電力電子變換器UPE， 13.直流測速電機(jī)TG，14.直流電機(jī)M，15.給定電壓U1，16.轉(zhuǎn)速輸出信號U2，17.反饋信號U3， 18.電流輸出信號U4，19.轉(zhuǎn)速信號U5，20.直流電壓Ud，21.直流電流Id。
具體實(shí)施方式基本模板BM(l)上有電子模板EM(3)，功率模板PM(4)，功率接口模板PI (5)，勵(lì) 磁控制模板EC(6)。 電子模板EM(3)上有雙核中央處理器CPU(7)，快速擦寫存儲(chǔ)器f lashEPR0M(8)， 軟件模塊SM(9)。 功率模板PM(4)上有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)，電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)，電力電子變換器 UPE(12)。 操作面板CP(2)與電子模板EM(3)上的軟件模塊SM(9)連接. 啟動(dòng)本實(shí)用新型，基本模板BM(l)上的電子模板EM(3)、功率模板PM(4)、功率接 口模板PI(5)和勵(lì)磁控制模板EC(6)均處于工作狀態(tài)，相應(yīng)的操作程序可以通過操作面板 CP(2)來實(shí)施。 在電子模板EM(3)上，雙核中央處理器CPU(7)處于運(yùn)行狀態(tài)，并對直流電機(jī)M(14)
的電樞回路和勵(lì)磁回路的相關(guān)信息進(jìn)行快速運(yùn)算、信息存儲(chǔ)、邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理。電子模
板EM(3)上的軟件模塊SM(9)以控制功能塊的形式存儲(chǔ)在快速擦寫存儲(chǔ)器flash EPR0M(8)
中，軟件模塊SM(9)中設(shè)置有工藝控制的軟件功能塊，包括基本斜坡函數(shù)發(fā)生器、速度計(jì)
算、開關(guān)量信號處理、切換開關(guān)、定時(shí)器、算術(shù)運(yùn)算功能、模擬信號處理、二次特性曲線，等
等。使用軟件模塊SM(9)時(shí)，只需設(shè)定參數(shù)，不用編制程序。設(shè)定了參數(shù)的軟件模塊SM(9)
可以將各軟件功能塊鏈接起來，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制和邏輯控制的功能。 在電子模板EM(3)上，由于雙核中央處理器CPU(7)、快速擦寫存儲(chǔ)器
flashEPR0M(8)和軟件模塊SM(9)的作用，本實(shí)用新型具有故障診斷和故障處理能力，包括
對調(diào)速系統(tǒng)的缺相、過流、過壓、欠磁和超速等故障的診斷和處理，并且能夠模擬直流電機(jī)
M(14)的溫升曲線，對直流電機(jī)M(14)的過熱狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。 在功率模板PM(4)上，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)和電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)均采用比例積 分調(diào)節(jié)器PI ，這兩個(gè)調(diào)節(jié)器都具有限幅裝置，二者采用串極連接。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)是外環(huán)調(diào)節(jié)器，也是主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它可以使電機(jī)轉(zhuǎn)速及時(shí)地 跟隨給定電壓U1(15)而變化。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)采用的是比例積分調(diào)節(jié)器PI，因而 能夠使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速無靜差。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)的限幅值決定著直流電機(jī)M(14)的 最大直流電流Id(21)，并且對負(fù)載擾動(dòng)有抑制作用。 電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)是內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)可以 使電流緊跟轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)的轉(zhuǎn)速輸出信號U2(16)而變化在。電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)的 輸出限幅可以保證電力電子變換器UPE(12)具有最大的輸出電壓。在轉(zhuǎn)速變化過程中，電 流調(diào)節(jié)器ACR(ll)可以使直流電機(jī)M(14)獲得最大允許直流電流Id(21)，從而加快動(dòng)態(tài)過 程。當(dāng)直流電機(jī)M(14)出現(xiàn)過載故障或者堵轉(zhuǎn)故障時(shí)，電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)可以限制電樞 的最大直流電流Id(21)，起到快速保護(hù)作用；另一方面，一旦過載故障或者堵轉(zhuǎn)故障消失， 系統(tǒng)立即恢復(fù)工作，并且對電網(wǎng)電壓具有抗擾作用。 電力電子變換器UPE (12)的作用是通過控制信號可以控制電力電子元件的導(dǎo)通和關(guān)斷，以實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換。 功率接口模板PI(5)用于連接強(qiáng)電電路和弱電電路，使雙核中央處理器CPU(7)能夠控制電力電子器件。 勵(lì)磁控制模板EC(6)用于給直流電機(jī)M(14)提供勵(lì)磁回路，并且控制勵(lì)磁電流的大小。 電機(jī)調(diào)速過程直流電機(jī)M(14)啟動(dòng)后，電壓信號加到直流電機(jī)M(14)上，通過直流測速電機(jī)TG(13)檢測到轉(zhuǎn)速信號U5(19)與給定電壓U1(15)相減構(gòu)成前置負(fù)反饋。該前置反饋信號進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(10)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(10)的轉(zhuǎn)速輸出信號U2(16)與電力電子變換器UPE(12)產(chǎn)生的反饋信號U3(17)相減構(gòu)成后置負(fù)反饋。該后置負(fù)反饋?zhàn)鳛殡娏髡{(diào)節(jié)器ACR(ll)的給定信號，再由電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)的電流輸出信號U4(18)控制電力電子變換器UPE(12)，電力電子變換器UPE(12)控制直流電機(jī)M(14)的轉(zhuǎn)速。[0027] 在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)的轉(zhuǎn)速輸出信號U2(16)與電力電子變換器UPE(12)產(chǎn)生的反饋信號U3(17)相減構(gòu)成后置負(fù)反饋，該后置負(fù)反饋?zhàn)鳛殡娏髡{(diào)節(jié)器ACR(ll)的給定信號，電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)的電流輸出信號U4(18)控制電力電子變換器UPE(12)，由此形成一種嵌套結(jié)構(gòu)。在這種嵌套結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)速控制為外環(huán)，電流控制為內(nèi)環(huán)，從而形成轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(IO)和電流調(diào)節(jié)器ACR(ll)均為比例積分調(diào)節(jié)器PI，因而可以獲得良好的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。
權(quán)利要求一種數(shù)字直流調(diào)速裝置，它由基本模板BM(1)和操作面板CP(2)組成，其特征在于基本模板BM(1)上設(shè)置有功率模板PM(4)、電子模板EM(3)、功率接口模板PI(5)和勵(lì)磁控制模板EC(6)；功率模板PM(4)上設(shè)置有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(10)，電流調(diào)節(jié)器ACR(11)和電力電子變換器UPE(12)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR(10)通過電流調(diào)節(jié)器ACR(11)連接電力電子變換器UPE(12)；電子模板EM(3)上設(shè)置有雙核中央處理器CPU(7)、快速擦寫存儲(chǔ)器flash EPROM(8)和軟件模塊SM(9)，雙核中央處理器CPU(7)通過軟件模塊SM(9)連接快速擦寫存儲(chǔ)器flashEPROM(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字直流調(diào)速裝置，其特征是功率模板PM(4)的電力電子 變換器UPE(12)通過功率接口模板PI(5)連接電子模板EM(3)的雙核中央處理器CPU(7)， 功率模板PM(4)的電力電子變換器UPE(12)連接勵(lì)磁控制模板EC(6)，功率模板PM(4)的電 力電子變換器UPE(12)連接直流電機(jī)(14)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字直流調(diào)速裝置，其特征是功率模板PM(4)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 器ASR(IO)連接電子模板EM(3)的雙核中央處理器CPU(7)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種電力拖動(dòng)領(lǐng)域的數(shù)字直流調(diào)速裝置。它由基本模板BM和操作面板CP組成，基本模板BM上設(shè)置有功率模板PM、電子模板EM、功率接口模板PI和勵(lì)磁控制模板EC。功率模板PM上設(shè)置有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR和電力電子變換器UPE。電子模板EM上設(shè)置有雙核中央處理器CPU、快速擦寫存儲(chǔ)器flash EPROM和軟件模塊SM。它利用由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR和電力電子變換器UPE組成的雙閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的數(shù)字直流調(diào)速。它可以廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并且具有器件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，運(yùn)算速度快，以及結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、調(diào)試方便和成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02P7/18GK201467051SQ200920087499
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者曹中宇 申請人:襄樊航鷹航空科技有限責(zé)任公司