一种全数字直流调速模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种JDL/JDL100全数字直流调速模块的脉冲板结构，适用于造纸工 业、橡胶和塑料工业、印刷机主传动、乳机传动、纺织机械、传输机械、钢铁工业中的剪床驱 动等应用领域。
【背景技术】
[0002] 在直流传动领域中，现有技术需要采用SIEMENS2000A以上装置并联才能实现， 整个系统的占用空间大，对国产元器件的支持控制差，无法驱动更大的直流系统。
[0003] 如采用SIEMENSDCM(6RA8013-6DV62-0AA0)标准传动控制单元，以下简称 SIEMENS6RA80,在使用中存在以下缺陷：1)、SIEMENS6RA80的内部电源默认为400V供电， 其中采用了三相采样电阻，在现有控制系统中为了改善输出电流，大型直流电机一般采用 了高电压、小电流的方式，根据不同的电压等级采用不同的取样电阻，因此需要对内部电源 进行改进；2)、SIEMENS6RA80自带触发单元，在400V、800A的情况下都能正常使用，但随着 电压、电流的升高必须重新制作触发单元；3)、对SIEMENS6RA80内部检测回路、保护回路、 励磁功率等均需要重新规划设计。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是要解决上述技术问题。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：一种全数字直流调速模块，包括传动控制单元、脉冲 板，其特征在于：所述的传动控制单元进行改进时，包括以下操作步骤： 1) 、内部电源的改进：为了改善输出电流，大型直流电机一般采用了高电压、小电流的 方式，根据不同的电压等级采用不同的取样电阻，具体计算方式根据VCR电阻元件进行计 算； 2) 、触发单元的改进：触发单元的改进包括线间耐压距离计算、触发变压器选型计算、 脉冲板的测试； A) 、线间耐压距离计算时，脉冲板高压部分线间最高工作电压为700V，即整流模块输 出直流电压，参考GB4588. 3- 88《印制电路板的设计和使用》，以及传动装置执行的GB/ T3797,选取爬电距离为14mm;考虑到印制板的涂覆层能提高导线间的允许电压，电压为 700V的导线之间的耐压距离小于14mm; B) 、触发变压器选型计算时，触发变压器输入电压为24V，变比为3:1，触发变压器耐压 计算公式为Vp=K(2Ud+1000)， 其中：Ud为工作电压；K为系数，取2~2. 5 ;脉冲板中Ud=700V，K取2， 最后得出Vp=4800V;根据对西门子主控板输出脉冲频率的测量，可选取变压器的Fp=10000Hz，其技术参数如下表：
C)、脉冲板的测试：脉冲板的测试包括常规检查、功能测试、测试要求及使用说明； (-)常规检查的操作步骤如下： ① 、检查焊点有无虚焊迹象，检查各管脚间有无短路现象； ② 、检查各二极管焊装方向是否正确； ③ 、检查各接线插座焊装方向是否正确； ④ 、检查所有元件型号参数与精度是否正确； (二)功能测试的操作步骤如下： ① 、测试设备、工具、材料：数字万用表1块 ② 、测试步骤： i、 用万用表"二极管"档检查各二极管是否功能正常； ii、 用万用表"电阻"档检查各触发变压器是否功能正常(一、二次是否分别短路）； iii、 用万用表"电阻"档检查各变压器串联的电压检测电阻总阻值，是否在3. 4MD左 右； iv、 测试结束； ㈢测试要求： ① 、注意操作程序，严格按照测试步骤进行，并做好测试记录； ② 、测试结束后，测试设备放回原处，保持测试场地的清洁； (0)脉冲板使用说明： ① 、功能：与西门子主控板配合使用，为整流回路提供脉冲信号，并为主控板提供电压 检测信号； ② 、端子说明： X111 :正桥触发变压器一次信号输入端子，联接主控板； X211:反桥触发变压器一次信号输入端子，联接主控板； X311:电压检测信号输出端子，联接主控板； XII~16 :正桥脉冲信号输出端子； X21~26 :反桥脉冲信号输出端子； ③ 、PCB板布置： PCB板的左侧从上到下依次设置有反桥触发变压器一次信号输入端子（X211)、电压检 测信号输出端子（X311)、正桥触发变压器一次信号输入端子（XI11)，反桥触发变压器一次 信号输入端子（X211)的右侧上方从左到右依次设置有反桥脉冲信号输出端子（X21)、反桥 脉冲信号输出端子（X23)、反桥脉冲信号输出端子（X25)、反桥脉冲信号输出端子（X22)、反 桥脉冲信号输出端子（X24)、反桥脉冲信号输出端子（X26 );电压检测信号输出端子（X311) 的右侧从左到右依次设置有正桥脉冲信号输出端子（X12)、正桥脉冲信号输出端子（X14)、 正桥脉冲信号输出端子（X16)、正桥脉冲信号输出端子（XII)、正桥脉冲信号输出端子 (X13)、正桥脉冲信号输出端子（X15); 3) 、检测回路的改进：检测回路的改进包括电流检测回路改进、可控硅热电阻改进、散 热风机速度传感器改进； A) 、电流检测回路改进：电流检测回路原装置中输入电流比较小，在改进的过程中必须 使用原电路中的检测回路，经过实测电流二次侧电流为l〇〇mA，有此数据后，根据实际需要 任意选择；例：一台直流电机的型号为ZD3-450LP，可以选择1600A/100mA; B) 、可控硅热电阻改进：为了保证系统的稳定性使用原装热电偶，加长了原来热电阻引 线，引线使用温度传感器的K型铁氟龙线； C) 、散热风机速度传感器改进：如使用大功率的可控硅时，在系统软件中有风机转速检 测及合使用时间检测，此项检测对于系统的稳定性起到关键性作用，同于本装置的电流原 始比较小，没有装配过风机传感器，根据查询现有线路板上的集成电路，在本系统中采用了 霍尔传感器，型号为A3144E; 4) 、励磁回路的改进：励磁回路的改进要点是取样电阻的选取，如下表所示，
本发明采用精密电阻进行取样，避免了电压用分流器进行反馈取样，励磁改装后不准 的情况； 所述的脉冲板设计包括以下操作步骤： 1)、直流混装模块的设计： A) 、结构总体设计电流按4000A考虑，设想形成2000-4000A通用结构； B) 、电流与电压的参数如下表所示：
C) 、可控硅的参数如下表所示：
D) 、选用压板螺栓： 依据《机械零件设计手册》（第二版上册)210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静 载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，按40Cr钢设计选用，
E) 、压板计算： 最终数据要求： ① 在达到规定压力时，压板两孔的相对变形量初定为8mm; ② 压板按等强度梁设计以节约材料； ③ 压板用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限〇b=1300MPa，屈服极限〇s=1200MPa， 延伸率S=6%，参见《机械制造基础》60页， 〔〇〕= 〇s/n=1200/l. 5=800MPa，〔 〇〕为许用应力；n为安全系数，取 1. 5 ; 〔t〕= (〇? 8 ~1. 0)〔 〇〕=640 ~800MPa,取〔t〕=800 ; E=186~206GPa，E为弹性模量，参见《工程力学》102页，取E=200GPa; ④ 按《机械工程手册》1卷第4-81页（表4. 3-8等强度梁的截面尺寸与挠度计算公式） 序号7所示的等"高截面简支梁中点受集中力"的截面情况设计压板，理由：适合于小批量 加工，不用开模具；
F) 、压板外形尺寸计算： 已知数据： ①采用 55Si2Mn弹簧钢〔〇〕=800MPa，〔t〕=800MPa,E=200GPa; ?h=15mm=0. 015m；
H)、风机选型： 已知：风速 6m/s，通风面积=71728mm2=0. 0717m2， 计算：要求风机流量：6*0. 0717=0. 4302m3/s=1549m3/h， 2)、并联风道整流模块结构设计： A) 、结构总体设计电流按5000A考虑，设想形成2000-5000A通用系统结构； B) 、电流与电压的参数如下表所示：
D)、选用压板螺栓： 依据《机械零件设计手册》（第二版上册)210页，表7-3《不控制预紧力的紧联接，在静 载荷时的许用轴向载荷》，可选用如下表所示的压板螺栓，
按40Cr钢设计选用，为统一结构，取3寸管作为设计参照，选取螺栓公称直径M20 ; E) 、压板计算： ①压板按等强度梁设计以节约材料； ?压板能诜用雎普锎和fiOSi2Mn.神能指标见下耒，
压板选用弹簧钢55Si2Mn，机械性能：强度极限〇b=1300MPa，屈服极限〇s=1200MPa， 延伸率S=6%