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為減少高次諧波分量對電網(wǎng)的干擾，大容量直流電動機的可控硅整流裝置通常都要用十二相整流線路供電；同時這種供電形式也可大大緩解直流回路電樞電流的脈動，對電機和機械設備都是有益的。很多廠礦企業(yè)的大功率直流電動機都使用這種方式供電，而它們相應的十二相控制系統(tǒng)都面臨著數(shù)字化改造的問題。ADD－32控制器最初是美國WEST－HOUSE公司開發(fā)的全數(shù)字直流調速控制設備，該控制器具有可集成度高、運行穩(wěn)定、使用靈活等突出優(yōu)點，其中的AFM（Advantage Firing Module）控制器更有其鮮明的特點，它可以提供與外加整流橋良好配合的接口，僅需少量的相關外圍設備即可完成對大功率十二相直流傳動裝置的可靠驅動。 1 概述 AFM控制器是一種全數(shù)字化且結構緊湊的新一代直流調速裝置，整個控制器的控制與調節(jié)全部是由32位微處理器來完成。裝置本身具有完善的故障診斷及報警功能，可以完成對被控功率橋功率元器件的檢測及脈沖電纜完整性的校驗。其硬件和軟件結構都為用戶留有相當大的靈活組態(tài)空間，這使得該控制器可以應用于不同容量、不同結構、不同控制要求的系統(tǒng)中。 2 硬件構成 AFM控制器硬件采用書本式結構，體形小便于安裝，控制器與外圍設備接口大都采用端子插接式，為使用和更換提供了方便。控制器本體主要由處理器板、系統(tǒng)板、橋接口板組成，各模板之間通過扁平電纜傳輸信號。 處理器板主要完成控制算法計算以及軟件程序的存儲，并完成對控制器面板小型控制屏的支持，用戶可以在控制屏上觀察到軟件中的所有參數(shù)，同時賦予維護工程師修改實時參數(shù)的權限。 系統(tǒng)板主要提供控制系統(tǒng)與用戶的各種輸入／輸出接口，AFM控制器標準配置的最大系統(tǒng)板上帶有如下接口： ·6個開關量輸入／4個開關量輸出 ·6路模擬量輸入／4路模擬量輸出 ·2路編碼器信號輸入/一路脈沖信號輸出 ·一個RS-485/422通訊接口 ·一個802.4網(wǎng)通訊接口 另外，系統(tǒng)板還可選擇FAX32板，它作為系統(tǒng)板的一塊背板可以另外擴展8個開關量輸入點。 橋接口板主要功能是接收來自功率橋的檢測信號、輸出觸發(fā)脈沖信號，同時也完成控制器的模板供電電源的轉換。 除上述控制器本身的硬件板外，橋隔離模板是十二相控制器必不可少的附屬硬件，它負責采集控制器所需的檢測信號，包括同步電源、電流反饋、電壓反饋等，并將它們通過固定端口送到控制器內。 當主回路功率橋的并聯(lián)可控硅數(shù)量較多時，可以使用AVTRON公司配套的門極脈沖放大模板GPA（Gate Pulses Amplifier）以保證到達每只可控硅上的移相脈沖信號有足夠的觸發(fā)功率。 利用AFM控制器本身的單相勵磁整流橋可以最大提供48A的磁場電流，另外，AVTRON公司也可以為大功率電動機配備適當容量的三相整流勵磁控制裝置AFS（AField Supply），容量從幾安培到上千安培，它與AFM控制器結合可以實現(xiàn)對不同容量直流電動機的驅動。 3 控制軟件 3．1軟件功能 AFM控制器內部軟件為標準的速度、電流雙閉環(huán)結構，程序實現(xiàn)采用模塊化設計，為調試及改變控制結構提供了極大的方便，如實現(xiàn)雙電機聯(lián)軸時要求的主從式控制結構、恒張力控制時的張力閉環(huán)控制結構，這些功能已經(jīng)在實際生產中有了成功的實踐。控制軟件還提供一定數(shù)量的自由功能塊來實現(xiàn)用戶要求的簡單邏輯控制功能，并可以為要求復雜控制邏輯或控制結構的用戶提供WINAPP軟件，該應用軟件可以實現(xiàn)完全開放的自由編程功能。 3．2十二相控制回路的實現(xiàn) 主回路角側、星側整流橋設置獨立的交流進線電流互感器，檢測信號直接送入橋隔離模板。控制系統(tǒng)將來自橋隔離模板的兩側橋分別提供的電樞電流之和作為電流反饋，同時隔離模板也會送回兩橋電流差信號作為電流平衡環(huán)節(jié)的反饋。 十二相控制器中以星側整流橋上橋電壓為同步信號，根據(jù)邏輯無環(huán)流系統(tǒng)原理產生星側正／反組觸發(fā)脈沖，將星側觸發(fā)脈沖后移30°原則上可以作為控制角側整流橋的角發(fā)脈沖。考慮十二相裂解變壓器雙繞組可能存在的相位或電壓幅值偏差，有可能需要對角側橋的觸發(fā)脈沖加入固定的相位偏移（一般小于1．5°）。 另外，為保證兩側整流橋的電流均衡，控制系統(tǒng)軟件中增加了電流平衡PI調節(jié)器，以兩橋電流差作為反饋值及時修正角側橋的移相脈沖，使角側橋與星側橋的電流基本一致，且總電流滿足電動機轉矩要求。 4 編程工具 控制器隨機附帶ADDAPT編程軟件，它具有界面清晰、操作簡單靈活等優(yōu)點。在ADDAPT的編程環(huán)境下，能夠實現(xiàn)對軟件數(shù)據(jù)的整定和修改、軟件程序的上裝與下裝、故障記憶列表等功能。與其它裝置的編程軟件相比它的實時動態(tài)波形采集功能是相當突出的，通過對裝置內部的4路采樣通道記錄數(shù)據(jù)的上載，可以方便地完成對運行程序中任一運行變量或中間變量的波形顯示和分析，基本上可以替代一臺可記憶示波器的功能。如果多臺設備聯(lián)網(wǎng)后將ADDAPT作為監(jiān)控軟件，可以使維護工程師方便地記錄裝置的故障波形并進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控。 5 聯(lián)網(wǎng)功能 AFM控制器可以支持RS－485／422的串行通訊，同時也可以作為與外部編程器的通訊接口，在要求高速通訊的場合，可以配置802．4傳動網(wǎng)，該網(wǎng)可以掛接在GE90－70 PLC或A－BPLC設備上，對于一般通用場合，可以采用在控制器內部安裝以太網(wǎng)選件的方式聯(lián)入工業(yè)以太網(wǎng)。另外AFM控制器與PROFIBUS現(xiàn)場總線的接口卡的研制正在試驗階段，預計不久將投入實際應用。 6 應用 由于AFM控制器可利用原有的晶閘管整流橋，也可自由選擇其它類型的進口或國產SCR功率單元與之進行系統(tǒng)集成，可以直接提供正反共24個觸發(fā)脈沖，加之前述諸多方面的獨到優(yōu)勢，使得該控制器顯示出較高的應用價值，特別適用于中大功率的直流傳動裝置的控制系統(tǒng)改造（部分投產項目參見表6—1）。長期的現(xiàn)場運行情況表明，控制系統(tǒng)有良好的調節(jié)特性和高可靠性。 |
