技術領域

本發(fā)明涉及直流電動機調速技術領域，具體地，涉及一種直流電動機調速系統(tǒng)。

背景技術：

直流電動機調速系統(tǒng)在當前的工業(yè)生產中應用相當廣泛。比如軋鋼分廠的可逆

軋鋼機、機修分廠的龍門創(chuàng)床那樣需要經常正、反轉運行的調速系統(tǒng)，盡可能地縮

短直流電動機的起動，制動過程的時間是提高生產率的一個重要因素。最初的直流

調速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動機電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現調速。這種方法簡單易行，設備制造方便，價格低廉。但缺點是效率低、

機械特性軟、不能在較寬范圍內平滑調速。

直流電動機和交流電動機相比，其制造工藝復雜，生產成本高、維修困難，需

備有直流電源才能使用。但因直流電動機具有寬廣的調速范圍，平滑的調速特性，

較高的過載能力和較大的起動、制動轉矩，因此被廣泛地應用于調速性能要求較高

的場合。在工業(yè)生產中，需要高性能速度控制的電力拖動場合，直流調速系統(tǒng)發(fā)揮

著極為重要的作用，高精度金屬切削機床，大型起重設備、軋鋼機、礦井卷揚、城

市電車等領域都廣泛采用直流電動機拖動。

在實現本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現現有技術中至少存在直流調速系統(tǒng)中，效率低、機械特性軟、不能在較寬范圍內平滑調速等缺陷。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種直流調速系統(tǒng)，以實現調速性能優(yōu)良、可靠性高的優(yōu)點。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種直流調速系統(tǒng)，主要包括：整流電路、PLC的 CPU控制模塊、電機驅動模塊、電流檢測模塊和速度檢測模塊，所述電機驅動模塊、電流檢測模塊和速度檢測模塊分別與PLC控制模塊連接，所述電機驅動模塊與電機連接，所述電機驅動模塊包括晶閘管觸發(fā)板，所述晶閘管觸發(fā)板為SXZL型三相整流觸發(fā)板。

進一步地，所述CPU控制模塊通過擴展口用扁平數據線將CPU與模擬量擴展塊EM235連接，實現模擬量的輸入和輸出，進行擴展時每個擴展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在擴展鏈中所處的位置。

進一步地，所述電流檢測模塊包括電流互感器、二極管整流電路和A/D轉換電路，利用電流互感器從三相電源引出電流，將大電流轉換為小電流，經二極管整流電路整流后變?yōu)橹绷?，后傳遞給A/D轉換電路。

進一步地，所述速度檢測模塊包括光柵傳感器和信號處理電路，所述信號處理電路包括整形電路和放大電路，所述光柵傳感器產生的脈沖列頻率與電動機轉換成固定的比例關系，光柵傳感器將角位移轉換成電脈沖，由計數器統(tǒng)計脈沖的個數，整形電路使脈沖信號升沿符合輸入采樣要求，放大電路使脈沖信號電平符合PLC高速計數，高電平不低于15V。

進一步地，還包括采集時序控制電路，所述采集時序控制電路產生采集過程中所需的各種控制時序信號，采集所需的基本時序由定時器INTEL8253產生。

進一步地，還包括穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)定的±15V直流電源向所有需要直流電源的各控制單元供電，包括橋式整流電路、在電路輸出端與負載間聯(lián)電感L組成的復式濾波電路濾波和穩(wěn)壓電路。

本發(fā)明各實施例的，由于主要包括：整流電路、PLC的 CPU控制模塊、電機驅動模塊、電流檢測模塊和速度檢測模塊，所述電機驅動模塊、電流檢測模塊和速度檢測模塊分別與PLC控制模塊連接，所述電機驅動模塊與電機連接，所述電機驅動模塊包括晶閘管觸發(fā)板，所述晶閘管觸發(fā)板為SXZL型三相整流觸發(fā)板；從而可以克服現有技術中直流調速系統(tǒng)中，效率低、機械特性軟、不能在較寬范圍內平滑調速等缺陷，實現調速性能優(yōu)良，可靠性高優(yōu)點。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

下面通過實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體地，一種直流調速系統(tǒng)，主要包括：整流電路、PLC的 CPU控制模塊、電機驅動模塊、電流檢測模塊和速度檢測模塊，所述電機驅動模塊、電流檢測模塊和速度檢測模塊分別與PLC控制模塊連接，所述電機驅動模塊與電機連接，所述電機驅動模塊包括晶閘管觸發(fā)板，所述晶閘管觸發(fā)板為SXZL型三相整流觸發(fā)板。

所述CPU控制模塊通過擴展口用扁平數據線將CPU與模擬量擴展塊EM235連接，實現模擬量的輸入和輸出，進行擴展時每個擴展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在擴展鏈中所處的位置。

所述電流檢測模塊包括電流互感器、二極管整流電路和A/D轉換電路，利用電流互感器從三相電源引出電流，將大電流轉換為小電流，經二極管整流電路整流后變?yōu)橹绷?，后傳遞給A/D轉換電路。

所述速度檢測模塊包括光柵傳感器和信號處理電路，所述信號處理電路包括整形電路和放大電路，所述光柵傳感器產生的脈沖列頻率與電動機轉換成固定的比例關系，光柵傳感器將角位移轉換成電脈沖，由計數器統(tǒng)計脈沖的個數，整形電路使脈沖信號升沿符合輸入采樣要求，放大電路使脈沖信號電平符合PLC高速計數，高電平不低于15V。

還包括采集時序控制電路，所述采集時序控制電路產生采集過程中所需的各種控制時序信號，采集所需的基本時序由定時器INTEL8253產生。

還包括穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)定的±15V直流電源向所有需要直流電源的各控制單元供電，包括橋式整流電路、在電路輸出端與負載間聯(lián)電感L組成的復式濾波電路濾波和穩(wěn)壓電路。

CPU222可單機工作，也可進行I/O和功能塊的擴展。通過擴展口用扁平數據線將CPU222與模擬量擴展塊EM235連接，實現模擬量的輸入和輸出。進行擴展時，每個擴展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在擴展鏈中所處的位置。CPU222應用220V交流電源，EM235電源由CPU222提供。

CPU222將速度值傳送給模擬量擴展模塊EM235的緩沖器內，再傳送到中間寄存器，經光電隔離后進入D/A轉換器。D/A轉換器分辨率為12位，是完全可以滿足輸出控制要求的。D/A轉換結束后，輸出0~10V模擬電壓給晶閘管觸發(fā)板的電壓輸入端。

直流電動機為15kw，220V，1500r/min。晶閘管觸發(fā)板實際上就是把觸發(fā)板電路各元器件安裝在印刷線路板上，實現以較小的信號控制功率較大的設備。晶閘管觸發(fā)板選擇SXZL型三相整流觸發(fā)板，其采用高性能移相觸發(fā)電路TC787，是集同步信號檢測及脈沖變壓器輸出單元于一體，具有恒壓或恒流輸出功能的三相整流系統(tǒng)的觸發(fā)控制單元。為了使主電路的三相全控橋的各相觸發(fā)脈沖與晶閘管陽極電壓保持嚴格的相位關系，控制系統(tǒng)要設置專門的同步電路。晶閘管觸發(fā)板具有同步信號檢測功能，三相電壓經變壓器輸入晶閘管觸發(fā)板。經過處理后組成6個狀態(tài)001-101-100-110-010-011，1表示觸發(fā)對應的晶閘管，0表示不觸發(fā)。

電流檢測部分是為了實現電流環(huán)的閉環(huán)控制，由電流互感器、二極管整流電路

和A/D轉換電路組成。利用電流互感器從三相電源引出電流，將大電流轉換為小電流。經二極管整流電路整流后變?yōu)橹绷?，送給EM235。EM235內部的A/D轉換器分辨率為12位，輸入電流范圍為0~20mA，電壓范圍為0~10V。A/D轉換器將電流

模擬量轉變?yōu)閿底至?，傳送給CPU222。 電流信號一般采用電流互感器或霍爾傳感器來測量。

雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中電流檢測的應該選用的方法是用電流互感器作為電流反饋信號的檢測器。

速度檢測部分是為了實現速度環(huán)的閉環(huán)控制，由光柵傳感器和信號處理電路等組成，信號處理包括整形電路和放大電路等。轉速檢測的精度和快速性對整個控制系統(tǒng)的靜、動態(tài)指標影響非常大。光柵盤刻線數為1024線，它產生的脈沖列頻率

與電動機轉換成固定的比例關系。光柵傳感器將角位移轉換成電脈沖，由計數器統(tǒng)計脈沖的個數，每轉能檢測到的脈沖的多少將直接影響角位移的分辨精度。整形電

路使脈沖信號升沿符合輸入采樣要求，放大電路使脈沖信號電平符合PLC高速計數

輸入電平的要求，高電平不低于15V。

穩(wěn)壓電源輸出穩(wěn)定的±15V直流電源向所有需要直流電源的各控制單元供電，它

由整流、濾波、穩(wěn)壓三個部分組成。 整流電路的任務是將交流電變換成直流電。完成這一任務主要是靠二極管的單向導通作用，因此二極管是組成整流電路的關鍵元件。在小功率1kW整流電路中，常見的集中整流電路有單向半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本設計采用橋式整流電路，其主要特點如下輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓較低，電源變壓器充分利用效率高。 濾波電路用于濾去輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩側并聯(lián)電容器或在電路輸出端與負載見串聯(lián)電感L，以及由電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。

至少可以達到以下有益效果：可以提高直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高效率低、避免機械特性軟、不能在較寬范圍內平滑調速的問題。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。