晶闸管直流调速系统由于其高效、无噪音和快速响应的特点而广泛应用。而以晶闸管可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速控制电路以及缺相和过流保护电路的双闭环直流调速系统则把这些特点发挥得淋漓尽致。

1.3.2.1　双闭环直流调速模块的产生

随着人们经过几十年的开发和研究，逐渐形成了沿着高频化、智能化、大功率化和模块化方向发展的各种电力半导体器件。自20世纪70年代，Semkron公司把模块原理引入电力电子技术领域以来，模块化使电力电子装置的效率、重量、体积、可靠性、价格等技术经济指标进一步改善和提高。而由于器件技术、体积和成本的限制等原因，模块化始终是国内外至今一直努力探索研究的主题，如晶闸管集成智能模块产品。双闭环直流电动机调速模块等。

1.3.2.2　双闭环直流调速模块的特点

双闭环直流调速模块内部含晶闸管三相桥式可控整流主电路、移相控制电路、转速电流双闭环调速电路、积分电路、电流反馈电路，以及缺相和过流保护电路等，除给定信号和电源外，其余全封装在同一模块内，其内部电路连接形式如图1.40所示。

图1.40　模块内部电连接

双闭环直流调速模块的特点如下。

1.工艺先进，性能优越

（1）采用进口方芯片和高级芯片支撑板，使用高级热绝缘材料，特殊烧结工艺。

（2）热循环负载次数超过近10倍的国家标准，延长了使用寿命。

（3）采用国外加工专用IC，大大提高智能化控制能力。

（4）使用了模块化控制电路，这样大大简化了外围器件，增强了可靠性。

（5）主电路、导热基板相互隔离，介电强度≥2500V AC。

（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

（1）0~10V直流信号，对主电路输出电压进行平滑调节。

（2）可实现直流电动机软启动。

（3）电动机启动电流可调节。

（4）模块具有过流、过热和缺相保护。(www.daowen.com)

1.3.2.3　双闭环直流调速模块应用

1.直流调速

双闭环直流调速的给定信号为0~10V直流信号，可对主电路输出电压进行平滑调节。由于其机械特性硬，采用无级调速的调速范围宽，所以可进行对直流电动机进行调压调速。采用双PI调节器，可获得良好的动静态效果。电流环按典型Ⅰ型系统设计。为了使系统在阶跃扰动时无稳态误差，并具有较好的抗扰性能，速度环设计成典型Ⅱ型系统。

电流转速双闭环调速电路适合应用到造纸、民用机械、印染及其他直流调速等领域。

2.应用于直流电动机软启动

可实现直流电动机软启动。根据用户实际需要，可调启动时间，给用户预留了两个端口，调节两个电位器，可改变积分时间长短，从而改变电动机启动时间。其连接如图1.41所示。

图1.41　直流电动机软启动连接图

输出特性如图1.42所示。积分环节适用于启动过渡过程平稳的场合，如高炉卷扬机、矿井提升机、冷热连轧机等。如果要求在负载一定的条件下，电动机以最短的时间启动，即以最大的等加速度启动，可把积分环节去掉，模块所留出的两个端口作为电流环和速度环的输出限幅，调节电流环的输出限幅，改变电动机的最大启动电流，获得理想的过渡过程。其输出特性如图1.43所示。

图1.42　输出特性（启动过渡过程平稳）

图1.43　输出特性（理想的过渡过程）

3.合理选用和保护

由于模块内的晶闸管承受过电流、过电压能力差，很短时间的过电流、过电压就会烧坏晶闸管。所以在选用时应考虑安全余量。安全系数一般取2.5，即模块的电流取电动机额定电流的2.5倍。考虑模块内具有过流、过热和缺相三种保护。为了配合模块内的上述保护功能，模块外的过流保护可采用的方法有外接快速熔断器、快速过电流继电器、传感器等，可使用阻容吸收和压敏电阻并用的方法来形成过压保护。这种方法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。接线方法如图1.44所示；压敏电阻标称电压（V1mA），压敏电阻电压选取：710V≤V1mA≤1000V，接线方法如图1.45所示。

图1.44　容吸收接线方法

图1.45　压敏电阻接线方法

双闭环直流调速模块集成度高、体积小、调节简单、运行安全可靠、通用性强、性价比高等优点，对直流调速的良好发展奠定了基础。