直流双闭环可逆调速系统研究(3)
2013-04-26 18:02
导读：电机在恒减速条件下回馈制动，把动能转换成电能，其中大部分通过VR逆变回馈电网，过渡过程波形为图3-14中的第II阶段，称作它组回馈制动阶段或它组逆
电机在恒减速条件下回馈制动，把动能转换成电能，其中大部分通过VR逆变回馈电网，过渡过程波形为图3-14中的第II阶段，称作“它组回馈制动阶段”或“它组逆变阶段”。
图3-12 它组回馈制动过程系统状态
③反向减流子阶段
在这一阶段，转速下降得很低，无法再维持-Idm，于是电流立即衰减。在电流衰减过程中，电感 L上的感应电压 支持着反向电流，并释放出存储的磁能，与电动机断续释放出的动能一起通过VR逆变回馈电网。如果电机随即停止，整个制动过程到此结束。
图3-13 反向减流过程系统状态
④制动过程系统响应曲线
图3-14 配合控制有环流可逆直流调速系统正向制动过渡过程波形
⑤反向起动
如果需要在制动后紧接着反转，Id = -Idm的过程就会延续下去，直到反向转速稳定时为止。由于正转制动和反转起动的过程完全衔接起来，没有间断或死区，这是有环流可逆调速系统的优点，适用于要求快速正反转的系统。
图3-15 反向起动过程系统状态
（6）有环流系统可逆运行曲线
图3-16 有环流系统可逆运行曲线
3.1.2无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统
有环流可逆系统虽然具有反向快、过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此，当工艺过程对系统正反转的平滑过渡特性要求不很高时，特别是对于大容量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流控制可逆系统。
按照实现无环流控制原理的不同，无环流可逆系统又有大类：逻辑控制无环流系和错位控制无环流系统。
当一组晶闸管工作时，用逻辑电路（硬件）或逻辑算法（软件）去封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使它完全处于阻断状态，以确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。
采用配合控制的原理，当一组晶闸管装置整流时，让另一组处于逆变状态，而且两组触发脉冲的灵位错开的较远，避免了瞬时脉动环流产生的可能性，这就是错位控制的无环流可逆系统。
对于欧陆590直流数字调速器采用的是逻辑控制的无环流系统，在此便不做介绍错位控制的无环流系统。
（1）逻辑控制的无环流可逆系统组成
逻辑控制的无环流可逆调速系统（以下简称“逻辑无环流系统”）的原理框图示于下图：
图3-17 逻辑控制无环流可逆调速系统原理框图
该系统结构的特点为：由于没有环流，不用设置环流电抗器；仍保留平波电抗器 Ld ，以保证稳定运行时电流波形连续；主电路采用两组晶闸管装置反并联线路；控制系统采用转速、电流双闭环方案；电流环分设两个电流调节器，1ACR用来控制正组触发装置GTF，2ACR控制反组触发装置GTR；1ACR的给定信号经反号器AR作为2ACR的给定信号，因此电流反馈信号的极性不需要变化，可以采用不反映极性的电流检测方法。为了保证不出现环流，设置了无环逻辑控制环节DLC，这是系统中的关键环节，它按照系统的工作状态，指挥系统进行正、反组的自动切换，其输出信号Ublf 用来控制正组触发脉冲的封锁或开放，Ublr 用来控制反组触发脉冲的封锁或开放。
（2）工作原理
图3-18 正向运行
图3-19 反向运行
（3）逻辑控制环节的设计要求：
a）DLC的输入要求：
分析V-M系统四象限运行的特性，有如下共同特征：正向运行和反向制动时，电动机转矩方向为正，即电流为正；反向运行和正向制动时，电动机转矩方向为负，即电流为负。因此，应选择转矩信号作为DLC的输入信号。
由于ACR的输出信号正好代表了转矩方向，即有：正向运行和反向制动时，U*i为正；反向运行和正向制动时，U*i为负。又因为 U*I 极性的变化只表明系统转矩反向的意图，转矩极性的真正变换还要滞后一段时间。只有在实际电流过零时，才开始反向，因此，需要检测零电流信号作为DLC的另一个输入信号即Uio.
（转载自http://zw.ＮＳＥEＣ.cn科教作文网） b）DLC的输出要求：
正向运行：VF整流，开放VF，封锁VR；
反向制动：VF逆变，开放VF，封锁VR；
反向运行：VR整流，开放VR，封锁VF；
正向制动：VR逆变，开放VR，封锁VF；
因此，DLC的输出有两种状态：
VF开放 — Ublf = 1，VF封锁 — Ublf = 0；
VR开放 — Ublr = 1，VR封锁 — Ublr = 0。
c）DLC的内部逻辑要求：
对输入信号进行转换，将模拟量转换为开关量；根据输入信号，做出正确的逻辑判断；为保证两组晶闸管装置可靠切换，需要有两个延时时间；t1延时 —— 关断等待时间，以确认电流已经过零，而非因电流脉动引起的误信号；t2延时 —— 触发等待时间，以确保被关断的晶闸管已恢复阻断能力，防止其重新导通；具有逻辑连锁保护功能，以保证在任何情况下，两个信号必须是相反的，决不容许两组晶闸管同时开放脉冲，确保主电路没有出现环流的可能。
（4）电路总体结构
这样，根据上述分析DLC电路应具有如下结构：
无环流逻辑控制环节是逻辑无环流系统的关键环节，它的任务是：当需要切换到正组晶闸管VF工作时，封锁反组触发脉冲而开放正组脉冲；当需要切换到反组VR工作时，封锁正组而开放反组。通常都用数字控制，如数字逻辑电路、微机软件、PLC等，用以实现同样的逻辑控制关系。
它的软件逻辑控制：
图3-20 逻辑控制切换程序流程图
（6）无环流系统可逆运行曲线：
图3-21 无环流系统可逆运行曲线
逻辑无环流系统的评价：
优点：省去环流电抗器，没有附加的环流损耗；节省变压器和晶闸管装置等设备的容量；降低因换流失败而造成的事故。
缺点：由于延时造成了电流换向死区，影响过渡过程的快速性。
（转载自http://www.ＮＳＥＡＣ.com中国科教评价网）
3.2 恒张力控制
3.2.1方案简介
退纸辊与两底辊间的纸幅张力控制是保证纸卷形态的至关重要的因素之一，纸幅张力最重要的作用是展平纸幅，同时稳定的纸幅张力还将避免纸幅横向偏移。纸幅张力的大小对纸卷硬度的影响并不是关键因素，因为压纸辊的压力以及前、后底辊之间的转矩差对纸卷硬度有着更大程度的影响。所以复卷机运行中通常是将纸幅张力调节到能保证使纸幅展平就可以了。
正确地选用纸的张力能在一定程度上改善纸卷质量，减小断头，保持复卷机工作稳定。所以对退纸辊的控制主要是针对退卷张力的控制，而对退纸卷张力的控制的关键是控制电机的制动转矩，使得退卷张力恒定并与给定值一致，而并不需要刻意的去控制退卷辊的转速，因为只要保持退卷张力恒定，使纸幅不断裂也不会松弛，则退卷线速度自然是跟踪前后底辊的线速度，这样可回避由退卷卷径的大范围变化给速度控制提出的难题。
