基于CPLD 的无环流逻辑控制器的实现

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引言
     　　在有环流可逆调速系统中,虽然具有反应快、过渡过程平滑等优点,但需要设计环流电抗器,增加了系统的体积、成本和损耗。因此,在生产过程中对系统过渡特性的平滑性要求不高的情况下,常采用既没有直流环流又没有脉动环流的无环流可逆调速系统。在无环流可逆调速系统中,当一组晶闸管工作时,用逻辑电路去控制另一组晶闸管的触发脉冲, 使其完全处于阻断状态,确保两组晶闸管不同时导通,从根本上切断环流的通路,这就是逻辑控制的无环流可逆系统,实现该控制的核心是一个无环流逻辑控制器(DLC) ,文章设计的控制器用CPLD(复杂可编程逻辑器件) 来实现,具有编程简单、性能较为可靠的特点。
1 　可逆调速系统对无环流控制器DLC 的要求
     　　由于可逆调速系统有四种运行状态,即四象限运行。当电动机正转和反向制动时,系统运行在第Ⅰ和第Ⅳ象限,其特点是电磁转矩为正;当电动机正向制动和反转时,系统运行在第Ⅱ和第Ⅲ象限,其特点是电磁转矩为负。因此可以根据电磁转矩的极性便可决定DLC 开放某一组,封锁另一组。由于电磁转矩难以检测,经分析,转速调节器输出的Ui3 信号的极性正好反映了电磁转矩的极性,所以可将给定信号Ui3作为DLC 的输入信号之一;而转矩极性的真正改变要等到电枢电流降到零以后才能进行,否则会使逆变状态下的晶闸管失去脉冲,发生逆变颠覆事故。因此,DLC 还必须有一个零电流检测信号Ui03,作为发出正反组切换指令的充分条件。在发出切换指令后,为了确保系统可靠工作,必须先经过封锁延时td1才能封锁原导通组脉冲,再经过开放延时td2后,才能开放另一组脉冲。在任何情况下,两组晶闸管的触发脉冲决不允许同时开放,应该有联锁保护,当一组工作时,另一组的脉冲必须被封锁住,即应有封锁正组脉冲Ublf和封锁反组脉冲Ublr 。
4 　结束语
     　　该系统经过ISE6. 2 软件的编译与综合后,用XC9536 的CPLD 来实现,占用10 %的宏单元,最后该系统在直流电动机的实验平台上进行了调试,达到了良好的效果。　　由于逻辑无环流控制器的使用可以省去环流电抗器,没有附加的环流损耗,从而可以节省变压器和晶闸管装置的设备容量。和有环流系统相比,因环流失败而造成的事故率大为降低,同时CPLD 可编程逻辑器件比用模拟电路的可靠性和经济性都要好,所以用CPLD 来实现逻辑无环流控制器是一种比较好的方法。

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