专利名称：全数字直流电机调速控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型技术涉及一种全数字中大功率直流电机调速系统。
目前，直流电机调速系统，国内大部分产品采用分立元件、插板式结构的模拟双闭环系统，由于其采用模拟控制，分立元件组装，所以存在着调速精度低、体积笨重、系统稳定性差等诸多缺点。国外推出的全数字直流调速系统，虽然其性能和技术方面都很先进，但是其价格太高，特别是针对中大功率而言，价格更是让人望“洋”生畏。由此说明，直流电机调速引发的先进控制方案与成本问题必须要同时给予解决。
本实用新型技术的目的是，克服上述现有设备的不足，提供一种先进的全数字控制技术、低成本的全数字直流电机调速柜。
本实用新型技术的实现根据下述原理。
根据直流电机的原理有n＝U-I(R1+R2)/K式中n——电机的转速K-常数(由电机的结构决定)——磁通U——电枢电压I——电枢电流R1——电枢绕组R2——励磁绕组，可以看出通过改变U和的大小即调节电枢电压和励磁电流的大小即可改变电机的速度。
将可控硅接成三相全控桥式整流电路通过控制可控硅的导通角即可调节直流电机的转速。为得到好的机械特性采用两者相结合的办法即基速以下调节电枢电压(恒转距调速)基速以上减小励磁电流(恒功率调速)的办法。
DC Master 6ra70是一种紧凑式全数字直流调速装置，是SIEMENS公司专为中小功率的直流调速系统而设计的一种直流调速装置。DC Master6ra70的控制软件采用功能模块组合方式，与控制单元的硬件相配合，可以实现开闭环控制、监视及辅助功能。其中的SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0是用来控制额定电流30A、额定电压400V、单象限数字控制、可控励磁的直流调速装置。其具有高性能的16位微处理器模块、EPROM模块、各种接口模块及简易操作面板。
LOGO！230RC是SIEMENS公司推出的通用逻辑模块，使用230VAC电源，具有8个输入点和4个输出点，继电器输出，通过简单的梯形图程序可实现各种逻辑控制。
根据上述原理，一种全数字直流调速柜，由电枢主电路，励磁回路和改制后的SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0以及继电联锁控制和保护电路组成，见附图。
全柜主要分为二部分功率单元和控制单元。
1功率单元由电枢主电路及励磁主电路组成。
电枢主电路采用三相全控桥接线，一、四象限运行可选，对于四象限运行的电枢主电路，采用逻辑无环流双桥反并联接线；励磁主电路采用单相半控桥接线，输出100A～3000A额定电流的控制柜采用平板式晶闸管组件。
2控制单元控制单元主要由SIEMENS公司的SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0改制而成。DC Master 6ra70的基本控制模式为速度及电流闭环的双闭环控制系统。电枢闭环主要包括给定值、工艺调节器、斜波发生器、速度实际值、速度调节器、转距限幅、电流实际值、电流调节器、电流限幅值、逻辑无环流自动反向控制、触发单元等功能模块。其中各调节器均为PI调节器用于各种闭环控制功能。励磁闭环控制主要包括反电势给定值、反电势实际值、反电势调节器、励磁限幅、励磁电流实际值、励磁电流调节器、励磁电流预控制器、触发单元等功能模块。我们利用其先进的控制功能，把其功率单元拆去不用，利用其控制单元，把其中的控制脉冲引出，图2中X11-1、2～X12-1、2就是引出的触发脉冲线经过放大处理后去控制中大功率的可控硅元件即
图1中的SCR1～SCR6(这也是本实用新型技术的特征部分)。
本实用新型技术与现有技术相比具有如下优越性
该直流电机调速柜，由于采用了全数字控制，高性能的16位微处理器，以参数组态方式用软件实现直流调速传动控制的各种控制功能，具有控制精度高、采用元件少，成本底等优点。
以下结合附图以最佳实施例详述本实用新型技术。
图1是电枢和励磁主回路电气原理图。
图2是控制回路电气原理图。
图3是利用SIEMENS公司的可编程控制器LOGO！ 230RC实现继电逻辑控制电气接线图。
图4是该系统的控制方框图。
附图是适合于单象限工作，励磁正反向的双闭环直流调速系统。对于四象限工作的系统，可选用SIMOREG DC Master 6RA7018-6DV62-0电枢主回路采用逻辑无环流双桥反并联接线其控制原理与单象限系统基本一样。
图1组成了电枢功率部分由交流侧接触器XC，快速熔断器L1、L2、L3和可控硅SCR1～SCR6组成三相全控桥电路。
励磁功率单元控制开关X11，进线电抗器DK1、DK2，快熔L4、L5和可控硅SCR71、SCR72以及二极管D1、D2组成单相半控桥励磁功率单元。
图2是改制后的SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0接线图。其中X11-1、2～X12-1、2是引出的可控硅触发脉冲，经脉冲放大与触发电路去控制SCR1～SCR6的导通角，这也是本实用新型技术的特征部分。
由于SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0是针对额定电流30A、额定电源电压400V、额定励磁电流5A而设计的，要想让它适合于额定电流3000A，电源进线电压660V(我国大功率直流电机额定电枢电压多为660VDC)、励磁额定电流100A左右的控制系统，相应的反馈和检测部分须加以改动，才能被SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0所识别。下面分别加以叙述。
电流反馈电流经过电流互感器HGQ1、HGQ2成比例衰减后再进入SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0电流反馈部分。
电枢电压反馈经过分压板上R1、R2分压后把660V电压衰减成400V左右，再进入SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0的电压反馈输入部分。
励磁电流反馈经过分流器FL1衰减后再进入SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0的励磁电流反馈输入部分。
同步电压信号经过分压板RFY1～RFY6衰减为400V左右再进入SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0的同步电压输入部分。
对于额定电枢电压为440VDC的直流电机，分压板可不用。
图3是用西门子公司的可编程控制器LOGO！230RC组成的继电联锁控制部分，省去了大量的继电器控制，以提高可靠性降低故障率。
合闸信号经过图3上的H A进入LOGO！，使I9为高电位，经LOGO！逻辑运算后由Q5(S36)、Q6(S37)输出高电位去图2的SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0端子36、37经过SIMOREGDC Master 6RA7018-6DS22-0处理后在端子110、109提供闭合接点使HJ得电，XC闭合。
分闸、故障和正/反控制与此类似。详见《SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0说明书》。
权利要求1.一种全数字中大功率直流电机调速系统，由电枢功率单元励磁功率单元和控制单元及逻辑继电联锁控制部分组成；电枢主回路功率单元由交流侧接触器XC，快速熔断器L1、L2、L3和可控硅SCR1～SCR6组成三相全控桥电路；励磁功率单元由控制开关X11，进线电抗器DK1、DK2，快熔L4、L5和可控硅SCR 7.1、SCR 7.2以及二极管D1、D2组成单相半控桥励磁功率单元；控制单元主要由SIEMENS公司的SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0改制而成；逻辑继电部分主要由可编程控制器LOGO！230RC组成；其特征是将SIEMENS公司的SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0的脉冲引出经过放大后去触发大功率的可控硅SCR1～SCR6，同时把励磁回路脉冲引出去控制励磁回路可控硅SCR7.1～SCR7.2，将电枢电流反馈、同电枢电压反馈、励磁电流反馈、同步电压信号经过成比例衰减后去输入给SIMOREG DC Master6RA7018-6DS22-0，以适应SIMOREG DC Master 6RA7018-6DS22-0的要求。
专利摘要本实用新型技术涉及一种全数字中大功率直流电机控制系统。由电枢功率单元和控制单元及无触点逻辑继电控制部分构成。电枢功率单元接成三相全控桥整流电路，励磁功率单元采用单相半控桥式整流电路。控制单元采用SIMOREG DC Master 6RA7018－6DS22－0改制而成，把控制脉冲引出进行放大去触发大功率可控硅。相应的电流反馈、电枢电压反馈、励磁电流反馈按比例衰减以适应SIMOREG DC Master 6RA7018－6DS22－0。逻辑继电控制采用SIEMENS公司的LOGO230RC控制。使系统具有调速精度高、采用元件少、成本低等优点。
文档编号H02P7/06GK2692916SQ200420004198
公开日2005年4月13日 申请日期2004年2月20日 优先权日2004年2月20日
发明者褚增先 申请人:李娜