专利名称：数字直流调速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于电力拖动领域自动调速系统的数字直流调速装置。
背景技术：
现有技术中，用于电力拖动的自动调速系统主要是模拟控制系统，由于硬件电路 和器件的原因，采用的也只是单闭环控制系统。这种控制系统的缺点是动态性能不高，不 能控制复杂规律，在优化控制、可靠性控制和高性能控制方面存在不足。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种数字直流调速装置，它能够有效地实现双闭环控 制，还能够可靠地提高动态性能、控制复杂规律和实现优化控制，并且具有器件标准化程度 高和制作成本低的特点。 本实用新型解决问题的技术方案如下。 它由基本模板BM(l)和操作面板CP(2)组成，基本模板BM上设置有功率模板PM、 电子模板EM、功率接口模板PI和励磁控制模板EC ;功率模板PM上设置有转速调节器ASR， 电流调节器ACR和电力电子变换器UPE，转速调节器ASR通过电流调节器ACR连接电力电子 变换器UPE ;电子模板EM上设置有双核中央处理器CPU、快速擦写存储器flash EPR0M和软 件模块SM，双核中央处理器CPU通过软件模块SM连接快速擦写存储器flash EPR0M。 功率模板PM的电力电子变换器UPE通过功率接口模板PI连接电子模板EM的双 核中央处理器CPU,功率模板PM的电力电子变换器UPE连接励磁控制模板EC，功率模板PM 的电力电子变换器UPE连接直流电机M。 功率模板PM的转速调节器ASR连接电子模板EM的双核中央处理器CPU。 本实用新型的有益效果是由于在基本模板BM上设置有功率模板PM、电子模板 EM、功率接口模板PI和励磁控制模板EC，因而器件标准化程度高。同时，由于功率模板PM 上设置有转速调节器ASR，电流调节器ACR和电力电子变换器UPE，因而实现了对转速和电 流的双闭环控制。另外，由于电子模板EM上设置有双核中央处理器CPU、快速擦写存储器 flash EPROM和软件模块，因而具有快速运算、逻辑判断和数据处理的特点。本实用新型还 具有结构简单、性能可靠、调试方便和成本较低的优点。
以下结合附图提供的实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构框图。 图2是功率模板PM的结构框图。 图中，1.基本模板BM， 2.操作面板CP， 3.电子模板EM， 4.功率模板PM， 5.功率接 口模板PI，6.励磁控制模板EC，7.双核中央处理器CPU，8.快速擦写存储器flash EPROM， 9.软件模板SM， 10.转速调节器ASR， 11.电流调节器ACR， 12.电力电子变换器UPE， 13.直流测速电机TG，14.直流电机M，15.给定电压U1，16.转速输出信号U2，17.反馈信号U3， 18.电流输出信号U4，19.转速信号U5，20.直流电压Ud，21.直流电流Id。
具体实施方式基本模板BM(l)上有电子模板EM(3)，功率模板PM(4)，功率接口模板PI (5)，励 磁控制模板EC(6)。 电子模板EM(3)上有双核中央处理器CPU(7)，快速擦写存储器f lashEPR0M(8)， 软件模块SM(9)。 功率模板PM(4)上有转速调节器ASR(IO)，电流调节器ACR(ll)，电力电子变换器 UPE(12)。 操作面板CP(2)与电子模板EM(3)上的软件模块SM(9)连接. 启动本实用新型，基本模板BM(l)上的电子模板EM(3)、功率模板PM(4)、功率接 口模板PI(5)和励磁控制模板EC(6)均处于工作状态，相应的操作程序可以通过操作面板 CP(2)来实施。 在电子模板EM(3)上，双核中央处理器CPU(7)处于运行状态，并对直流电机M(14)
的电枢回路和励磁回路的相关信息进行快速运算、信息存储、逻辑判断和数据处理。电子模
板EM(3)上的软件模块SM(9)以控制功能块的形式存储在快速擦写存储器flash EPR0M(8)
中，软件模块SM(9)中设置有工艺控制的软件功能块，包括基本斜坡函数发生器、速度计
算、开关量信号处理、切换开关、定时器、算术运算功能、模拟信号处理、二次特性曲线，等
等。使用软件模块SM(9)时，只需设定参数，不用编制程序。设定了参数的软件模块SM(9)
可以将各软件功能块链接起来，从而实现驱动控制和逻辑控制的功能。 在电子模板EM(3)上，由于双核中央处理器CPU(7)、快速擦写存储器
flashEPR0M(8)和软件模块SM(9)的作用，本实用新型具有故障诊断和故障处理能力，包括
对调速系统的缺相、过流、过压、欠磁和超速等故障的诊断和处理，并且能够模拟直流电机
M(14)的温升曲线，对直流电机M(14)的过热状态进行监测。 在功率模板PM(4)上，转速调节器ASR(IO)和电流调节器ACR(ll)均采用比例积 分调节器PI ，这两个调节器都具有限幅装置，二者采用串极连接。 转速调节器ASR(IO)是外环调节器，也是主导调节器，它可以使电机转速及时地 跟随给定电压U1(15)而变化。由于转速调节器ASR(IO)采用的是比例积分调节器PI，因而 能够使系统稳态时的转速无静差。转速调节器ASR(IO)的限幅值决定着直流电机M(14)的 最大直流电流Id(21)，并且对负载扰动有抑制作用。 电流调节器ACR(ll)是内环调节器，在转速调节过程中，电流调节器ACR(ll)可以 使电流紧跟转速调节器ASR(IO)的转速输出信号U2(16)而变化在。电流调节器ACR(ll)的 输出限幅可以保证电力电子变换器UPE(12)具有最大的输出电压。在转速变化过程中，电 流调节器ACR(ll)可以使直流电机M(14)获得最大允许直流电流Id(21)，从而加快动态过 程。当直流电机M(14)出现过载故障或者堵转故障时，电流调节器ACR(ll)可以限制电枢 的最大直流电流Id(21)，起到快速保护作用；另一方面，一旦过载故障或者堵转故障消失， 系统立即恢复工作，并且对电网电压具有抗扰作用。 电力电子变换器UPE (12)的作用是通过控制信号可以控制电力电子元件的导通和关断，以实现电能的转换。 功率接口模板PI(5)用于连接强电电路和弱电电路，使双核中央处理器CPU(7)能够控制电力电子器件。 励磁控制模板EC(6)用于给直流电机M(14)提供励磁回路，并且控制励磁电流的大小。 电机调速过程直流电机M(14)启动后，电压信号加到直流电机M(14)上，通过直流测速电机TG(13)检测到转速信号U5(19)与给定电压U1(15)相减构成前置负反馈。该前置反馈信号进入转速调节器ASR(10)，转速调节器ASR(10)的转速输出信号U2(16)与电力电子变换器UPE(12)产生的反馈信号U3(17)相减构成后置负反馈。该后置负反馈作为电流调节器ACR(ll)的给定信号，再由电流调节器ACR(ll)的电流输出信号U4(18)控制电力电子变换器UPE(12)，电力电子变换器UPE(12)控制直流电机M(14)的转速。[0027] 在运行过程中，转速调节器ASR(IO)的转速输出信号U2(16)与电力电子变换器UPE(12)产生的反馈信号U3(17)相减构成后置负反馈，该后置负反馈作为电流调节器ACR(ll)的给定信号，电流调节器ACR(ll)的电流输出信号U4(18)控制电力电子变换器UPE(12)，由此形成一种嵌套结构。在这种嵌套结构中，转速控制为外环，电流控制为内环，从而形成转速和电流双闭环调节系统。由于转速调节器ASR(IO)和电流调节器ACR(ll)均为比例积分调节器PI，因而可以获得良好的静态性能和动态性能。
权利要求一种数字直流调速装置，它由基本模板BM(1)和操作面板CP(2)组成，其特征在于基本模板BM(1)上设置有功率模板PM(4)、电子模板EM(3)、功率接口模板PI(5)和励磁控制模板EC(6)；功率模板PM(4)上设置有转速调节器ASR(10)，电流调节器ACR(11)和电力电子变换器UPE(12)，转速调节器ASR(10)通过电流调节器ACR(11)连接电力电子变换器UPE(12)；电子模板EM(3)上设置有双核中央处理器CPU(7)、快速擦写存储器flash EPROM(8)和软件模块SM(9)，双核中央处理器CPU(7)通过软件模块SM(9)连接快速擦写存储器flashEPROM(8)。
2. 根据权利要求1所述的数字直流调速装置，其特征是功率模板PM(4)的电力电子 变换器UPE(12)通过功率接口模板PI(5)连接电子模板EM(3)的双核中央处理器CPU(7)， 功率模板PM(4)的电力电子变换器UPE(12)连接励磁控制模板EC(6)，功率模板PM(4)的电 力电子变换器UPE(12)连接直流电机(14)。
3. 根据权利要求1所述的数字直流调速装置，其特征是功率模板PM(4)的转速调节 器ASR(IO)连接电子模板EM(3)的双核中央处理器CPU(7)。
专利摘要本实用新型是一种电力拖动领域的数字直流调速装置。它由基本模板BM和操作面板CP组成，基本模板BM上设置有功率模板PM、电子模板EM、功率接口模板PI和励磁控制模板EC。功率模板PM上设置有转速调节器ASR，电流调节器ACR和电力电子变换器UPE。电子模板EM上设置有双核中央处理器CPU、快速擦写存储器flash EPROM和软件模块SM。它利用由转速调节器ASR、电流调节器ACR和电力电子变换器UPE组成的双闭环调节系统实现直流电机的数字直流调速。它可以广泛应用于直流电机的自动调节系统，并且具有器件标准化程度高，运算速度快，以及结构简单、性能可靠、调试方便和成本较低的优点。
文档编号H02P7/18GK201467051SQ200920087499
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者曹中宇 申请人:襄樊航鹰航空科技有限责任公司