双闭环直流调速控制模块.docx

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双闭环直流调速控制模块

双闭环直流调速控制模块

一、产品介绍

双闭环直流调速模块，内含功率晶闸管、移相控制电路、电流传感器、转速与电流双闭环调速电路，可对直流电动机进行速度调节，其方框图见图1。

产品用途：

应用于直流电机调速。

产品特点：

（１）工艺先进，性能优越

①采用进口方芯片，高级芯片支撑板及其它高级热绝缘材料，特殊烧结工艺。

②国外加工专用IC，大大提高智能化控制能力。

③热循环负载次数超过国家标准近10倍，使用寿命长。

④控制电路置于模块内部，简化了外围器件，增强可靠性。

⑤移相控制系统，主电路、导热基板相互隔离，介电强度≥2500VAC。

⑥三相模块主电路交流输入无相序。

（２）质量可靠，应用安全方便

①0～10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。

②给定积分环节可实现直流电机软起动，并且积分时间可调。

③电机起动电流可调节。

④模块具有过流、过热和缺相三种保护。

二、产品种类

表 1

名称

型号

规格

三相双闭环

直流调速模块

MSZ－ZLTS－2000

2000A450V

MSZ－ZLTS－1500

1500A450V

MSZ－ZLTS－1000

1000A450V

MSZ－ZLTS－500

500A450V

MSZ－ZLTS－400

400A450V

MSZ－ZLTS－320

320A450V

MSZ－ZLTS－200

200A450V

MSZ－ZLTS－150

150A450V

MSZ－ZLTS－100

100A450V

MSZ－ZLTS－55

55A450V

MSZ－ZLTS－30

30A450V

单相双闭环

直流调速模块

MDZ－ZLTS－200

200A450V

MDZ－ZLTS－150

150A450V

MDZ－ZLTS－100

100A450V

MDZ－ZLTS－55

55A450V

MDZ－ZLTS－30

30A250V

注：

1、规格栏中的电流为模块输出最大直流电流平均值；电压为最高输入工作线电压有效值。

2、全波输出（由于晶闸管不能逆向导通---所以电机只能自行停车）。

3、特殊规格，可按用户要求协议定做。

三、模块内部电联接形式

图 2

四、输出特性曲线

图3无积分环节电机起动电流、速度波形图（额定负载）

图4有积分环节电机起动电流、速度波形图（额定负载）

五、模块的保护

1、过流保护

     模块过流保护可采用外接快速熔断器、快速过电流继电器、传感器的方法。

快速熔断器是最常用的方法，介绍如下：

（1）接线方法：

快速熔断器接在模块的交流输入端，以三相整流模块和单相整流模快为例，见图5-6：

图5三相双闭环直流调速模块图6单相双闭环直流调速模块

（2）快速熔断器的选择：

①熔断器的额定电压大于电路上正常工作电压。

②熔断器额定电流的选取，参考表3。

表3

模块型号

熔断器

额定电流（A）

数量（只）

额定电压（~V）

MSZ－ZLTS－2000

1000

3

500

MSZ－ZLTS－1500

750

MSZ－ZLTS－1000

500

MSZ－ZLTS－500

250

MSZ－ZLTS－400

160

MSZ－ZLTS－320

MSZ－ZLTS－200

80

3

MDZ－ZLTS－200

1

MSZ－ZLTS－150

60

3

MDZ－ZLTS－150

1

MSZ－ZLTS－100

40

3

MDZ－ZLTS－100

1

MSZ－ZLTS－55

25

3

MDZ－ZLTS－55

1

MSZ－ZLTS－30

16

3

MDZ－ZLTS－30

1

2、过压保护

双闭环直流调速模块的过压保护，推荐使用阻容吸收和压敏电阻两种方式并用。

（1）阻容吸收回路

  电容器把过电压的电磁能量变成静电能量存贮，电阻防止电容与电感产生谐振。

这种吸收回路能抑制晶闸管由导通到截止时产生的过电压，有效避免晶闸管被击穿。

接线方法见图7，R和C值根据表4选取。

图 7双闭环直流调速模块

表4

名称

模块型号

R（欧/W）

C（uf/VAC）630

数量

双闭

环直

流调

速模

块

MSZ－ZLTS－2000

2/40

2.2

各6

MSZ－ZLTS－1500

3/30

1.5

MSZ－ZLTS－1000

4/20

1.0

MSZ－ZLTS－500

8.2/15

0.68

MSZ－ZLTS－400

MSZ－ZLTS－320

MSZ－ZLTS－200

20/10

0.33

各6

MDZ－ZLTS－200

各4

MSZ－ZLTS－150

20/10

0.33

各6

MDZ－ZLTS－150

各4

MSZ－ZLTS－100

33/5

0.22

各6

MDZ－ZLTS－100

各4

MSZ－ZLTS－55

62/5

0．22

各6

MSZ－ZLTS－55

62/5

0．22

各4

MSZ－ZLTS－30

62/5

0．22

各6

MDZ－ZLTS－30

各4

（2）压敏电阻吸收过电压  

   压敏电阻吸收由于雷击等原因产生的能量较大、持续时间较长的过电压。

压敏电阻标称电压（V1mA），是指压敏电阻流过1mA电流时它两端的电压，压敏电阻电压选取：

710V≤V1mA≤1000V接法见图8-9：

图8：

三相双闭环直流调速模块图9：

单相双闭环直流调速模块

3、过流和缺相保护：

采用电路形式置于模块内部

4、散热器的选择

  散热条件的好坏，直接影响模块的可靠性和安全。

不同型号模块在其额定电流工作状态下，环境温度为40℃时所需散热器长度、风机的规格、数量及散热器参数请参考图10和表5：

表5

模块型号

散热器

型号

散热器长度（mm）

轴流风机规格

及数量

强迫风冷

自然冷却

MSZ－ZLTS－2000

006

800

AC220V/50HZ/44W

220×220×60（2台）

MSZ－ZLTS－1500

700

MSZ－ZLTS－1000

600

MSZ－ZLTS－500

DXC-573

350

AC220V/50HZ/44W

220×220×60（1台）

MSZ－ZLTS－400

300

MSZ－ZLTS－320

260

MSZ－ZLTS－200

DXC-578

300

AC220V/50HZ/38W

172×150×51（1台）

MSZ－ZLTS－150

260

MSZ－ZLTS－100

200

MDZ－ZLTS－200

AC220V/50HZ/44W

220×220×60（2台）

MDZ－ZLTS－150

MDZ－ZLTS－100

MSZ－ZLTS－55

MDZ－ZLTS－55

无

MSZ－ZLTS－30

MDZ－ZLTS－30

注：

（1）轴流风机风速应≥6m/s。

（2）若模块达不到满负荷工作，可酌减散热器长度。

（3）若采用自然冷却，必须加强散热器周围的空气对流。

（4）因水冷散热效果好，有水冷条件的，首选水冷散热形式。

⒌滤波电抗器的选择：

按对电流脉动情况的要求估算出电感。

　　　　　U2

Lmd=kmd——－LD

　　　　　SIZ

Kmd——系数，三相全控整流取Kmd=1.05

S——电流最大允许脉动系数，S取10%

IZ——额定负载电流（A）

U2——三相输入相电压

电动机电感：

　　　UE

LD=kD———×103

　　2ρNEIE

KD——系数。

一般无补偿电机取8～12；快速无补偿电机取6～8；有补偿电机取5～6

UE——电动机额定电压

ρ——电动机磁极对数

NE——电动机额定转速

IE——电动机的额定电流

如一直流电机：

额定电压UE=220V，额定电流IE=41A，额定转速为NE=1500r/m，磁极对数ρ=4。

则　　　　　

　U2　　UE

Lmd=kmd——－kD———×103

　SIZ　　2ρNEIE

=1.05×220÷（10%×41）－10×220÷（2×4×1500×41）×103

=51（mH）

六、双闭环直流调速模块参数

1、双闭环直流调速模块参数

   本模块设计采用转速、电流双闭环直流调节能够使系统获得很好的动静态效果。

其速度超调量＜5%、电流超调量＜5%、调整时间＜0.5S、振荡次数≤2、转速稳态误差≤0.02、转速稳定度＜0.5% 

2、晶闸管芯片详细参数（见表2）

表 2

IT（AV）

ITSM

ID

IR

VT

IT

V（TO）

VDRM

VRRM

Tj=125℃

45℃

10ms

125℃

Tj=25℃

A

V

mA

V

A

V

V

MSZ－ZLTS－2000

250

8000

20

0.80

1200~

2200

MSZ－ZLTS－1500

MSZ－ZLTS－1000

MSZ－ZLTS－500

MSZ－ZLTS－400

220

7000

15

1.24

600

MSZ－ZLTS－320

180

5000

15

1.25

450

MSZ－ZLTS－200

100

2300

10

1.36

300

MDZ－ZLTS－200

MSZ－ZLTS－150

74

1500

10

1.39

200

1200~

1800

MDZ－ZLTS－150

MSZ－ZLTS－100

57

1150

10

1.55

200

0.85

MDZ－ZLTS－100

57

1150

10

1.55

200

0.85

MSZ－ZLTS－55

35

600

3

1.35

60

MDZ－ZLTS－55

MSZ－ZLTS－30

24

400

2

1.42

45

0.90

1200-1600

MDZ－ZLTS－30

19

300

1

1.55

44

800-1200

七、双闭环直流调速模块的安装和测试

1、双闭环直流调速模块外形与安装尺寸（mm）见表6和图11-12：

图11三相双闭环直流调速模块图12单相双闭环直流调速模块

表  6

代号

模块型号

L1

L2

L3

B1

B2

B3

h

4-ø

重量

（Kg）

MSZ－ZLTS－2000

210

352

400

176

252

300

110

12

20

MSZ－ZLTS－1500

MSZ－ZLTS－1000

140

254

300

130

184

230

102

10

9.6

MSZ－ZLTS－500

74

160

185

74

110

135

67

8.5

2.65

MSZ－ZLTS－400

MSZ－ZLTS－320

MSZ－ZLTS－200

MDZ－ZLTS－200

MSZ－ZLTS－150

MDZ－ZLTS－150

MSZ－ZLTS－100

MDZ－ZLTS－100

MSZ－ZLTS－55

2、双闭环直流调速模块主电路负载接线图（见图13-14）：

图11三相双闭环直流调速模块图12单相双闭环直流调速模块

3、双闭环直流调速模块的安装步骤 

第一步：

把散热器和风机按通风要求安装好。

第二步：

在模块导热底板表面与散热器表面均匀涂覆一层导热硅脂，用四个螺钉把模块固定于散热器上,注意四个螺钉用力要均等，使导热基板与散热器表面紧密接触。

第三步：

用接线端头环带将铜线扎紧，以免接触不良而附加发热，然后套上绝缘热缩管，用热风或热水加热收缩。

第四步：

将接线端头固定在模块电极上，用螺钉紧固，保持良好平面压力接触。

第五步：

接控制板（详见图15）

附：

<1>引脚说明

 1脚：

外接+12V电源。

 2脚：

地。

 3脚：

外接-12V电源。

 4叫：

地

 5脚：

控制信号输入端，给定信号由此端输入。

 6脚：

同1脚相连。

 7脚：

测速发电机正信号输入。

 8脚：

测速发电机负信号输入。

 9脚：

复位端，当模块处于保护状态时，此端接+12V对模块进行复位。

注：

（1）4、5、6脚一般接控制电位器，用户接电位器时5脚必须接中心抽头并且保证5脚初始状态为0V。

控制电位器一般选取10K-47K为宜。

（2）5脚由仪表或计算机控制时，6脚空置。

（3）7、8脚最高输入电压110V。

<2>电位器功能说明

（1）P1、P2为软起动积分时间调节，顺时针旋转增加积分时间。

P1改变积分信号大小，P2改变积分常数大小。

（2）P3:

速度反馈信号大小调节，改变测速发电机信号大小。

（3）P4：

速度环限幅调节，顺时针旋转减小限幅值。

（4）P5：

电流环限幅调节，顺时针旋转减小限幅值。

（5）P6：

过流保护设定，顺时针旋转减小保护电流。

<3>发光二极管说明

（1）LED1:

+12V电源指示；LED2:

-12V电源指示；LED3:

过流指示；LED4:

过热指示；

（2）LED3、LED4全亮表示缺相。

<4>调节元件说明

 C4R17为速度环调节元件；C3R16为电流环调节元件。

4、双闭环直流调速模块的简单测试

1）按控制板的器件联接原理图联接好模块，接通电源，输出端接一假负载（如灯泡），调节给定信号使模块输出一较小电压值（如100V）。

2）接上直流电机和直流测速发电机，缓慢调节给定信号，若电机速度随给定信号缓慢改变，说明系统运行正常。

否则，重新检查连线。

如果连线正确，电机仍运行正常，则需调节C4、R17、C3、R16、调节方法参考第5项。

注：

（1）开机前应先送三相交流电源，否则系统将视缺相处理，而进入保护状态。

5、其它参数的整定方法 

（1）过流保护

 加大负载，增加电机电流达到最大值，调整P0使电机刚刚进入保护状态。

再调整P0使保护电流稍大于电机最大电流即可。

（2）电机过载电压调整

 调节电位器P5（即电流环限幅值），使模块最大输出电压为电机最大工作电压即可。

（3）积分时间调整

 调节电位器P1、P2，即可调整积分（即电机软起动）时间的长短。

（4）速度环、电流环参数调整

 ①C4、R17为速度环PI调节元件；C3、R16为电流环PI调节元件。

具体值可参照表7选取。

 ②表中C4、R17、C3、R16为一般经验值，并不一定适合特定用户系统，出厂预设值是为了方便用户检测模块工作是否正常。

如果系统不稳定或动静特性不满足要求时，可适当进行调整。

调整方法参照以下原则：

 Ⅰ、增加R17可以减小系统静态误差，但增加系统超调量，容易造成系统不稳定。

 Ⅱ、增加C4可以增加系统稳定性，但调节过程变长。

 Ⅲ、C3R16同C4R17大致一样，但电流环放大倍数不易过大，即R16不易增加。

 增加C3容易造成系统不稳定。

 Ⅳ、以上原则是单方面的，有时需同时改变两个以上器件参数，并且反复凑试。

 ③本产品电流环为典型一阶系统，速度环为典型二阶系统。

表 7

直流电机参数

对应的C4R17、C3R16的参数

额定电压

（V）

额定电流

（A）

额定转速

（r/m）

C4

R17

C3

R16

220

12.35

1500

0.5µF

680K

2µF

56K

220

41.8

1500

0.2µF

680K

2µF

56K

220

68.7

1500

0.2µF

700K

2µF

56K

220

115.4

1500

0.2µF

700K

2µF

56K

220

156.9

1500

0.18µF

800M

2µF

56K

220

208

1500

0.18µF

1M

2µF

56K

220

284

1500

0.2µF

1.2M

2µF

56K

八、注意事项

1、双闭环直流调速模块电流规格的选取：

 根据电机电流选取（一般取电机额定电流的2.5倍）。

2、DC±12V稳压电源要求

（1）DC±12V电源要求：

±12±0.5V

（2）DC±12V电源的电流必须大于触发电源电流2倍以上，具体参照表2（晶闸管芯片详细参数）。

（3）若采用变压器整流式稳压电源，滤波电容必须大于1000μF/25V。

（4）DC±12V电源极性严禁反接，否则将烧坏模块。

3、环境要求

（1）环境适应温度-25℃～+45℃。

（2）工作场所要求干燥、通风、无尘、无腐蚀性气体。

4、其它事项

（1）因双闭环直流调速模块主电路引出极弯曲90°，极易掀起折断，所以接线时应防止外力或电缆重力将电极拉起折断。

（2）严禁不用接线端头而直接将铜线压接在双闭环直流调速模块电极上。

。

（3）散热器的温度：

测试点选择靠近模块中心点、紧贴双闭环直流调速模块外壳的散热器表面，温度要求勿超过70℃，否则会烧坏双闭环直流调速模块。

（4）本说明书图表图所列内容仅供参考，如参数修改，恕不通知用户。