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文檔簡介
第一章MCL-II型電機及控制教學實驗臺介紹一 、概 述1、特點(1)采用組件式結(jié)構(gòu),可根據(jù)不同內(nèi)容進行組合,故結(jié)構(gòu)緊湊,使用方便靈活,并且可隨著功能的擴展只需增加組件即可,能在一套裝置上完成電力電子學,電力拖動自動控制系統(tǒng)等課程的主要實驗。(2)裝置布局合理,外形美觀,面板示意圖明確,直觀,學生可通過面板的示意查尋故障,分析工作原理。電機采用導(dǎo)軌式安裝,更換機組簡捷,方便,所采用的電機經(jīng)過特殊設(shè)計,其參數(shù)特性能模擬3KW左右的通用實驗機組,能給學生正確的感性認識。除實驗控制屏外,還設(shè)置有實驗用臺,內(nèi)可放置機組,實驗組件等,并有可活動的抽屜,內(nèi)可放置導(dǎo)線,工具等,使實驗更方便。(3)實驗線路典型,配合教學內(nèi)容,滿足教學大綱要求??刂齐娐啡坎捎媚M和數(shù)字集成芯片,可靠性高,維修,檢測方便。觸發(fā)電路采用數(shù)字集成電路雙窄脈沖。(4)裝置具有較完善的過流、過壓、RC吸收、熔斷器等保護功能,提高了設(shè)備的運行可靠性和抗干擾能力。(5)面板上有多只發(fā)光二極管指示每一個脈沖的有無和熔斷器的通斷。觸發(fā)脈沖可外加,也可采用內(nèi)部的脈沖觸發(fā)可控硅,并可模擬整流缺相和逆變顛覆等故障現(xiàn)象。2、技術(shù)參數(shù)(1)輸入電源: 380V 10% 50HZ1HZ(2)工作條件:環(huán)境溫度:-5 400C 相對濕度:75% 海 拔:1000m(3)裝置容量:1KVA(4)電機容量:200W(5)外形尺寸:長1600mm X寬700mm(長1300mm X寬700mm)3、能開設(shè)的實驗(1)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定 (2)晶閘管直流調(diào)速主要單元調(diào)試(3)不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜特性的研究(4)雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng) (5)邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng) (6)雙閉環(huán)控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)(PWM) 4、組件配置4、1 實驗機組:(1)直流電動機:PN = 185W,UN =220V,IN =1.1A,n =1500r/min(2)直流復(fù)勵發(fā)電機M01:PN =100W,UN200V,IN0.5A,n1500/min4、2 實驗掛箱(1)MCL01掛箱:G(給定),(GT+MF)觸發(fā)電路及功放,單雙脈沖觀察,(FBC+FA)電流反饋及過流過壓保護。(2)MCL02掛箱:脈沖通斷控制及顯示,一組二組可控硅,平波電抗器。(3)MCL03掛箱:速度變換器(FBS)及速度調(diào)節(jié)器(ASR),電流調(diào)節(jié)器(ACR)(4)MCL04掛箱:反號器(AR),轉(zhuǎn)矩極性鑒別器(DPT),零電流檢測器(DPZ),邏輯控制器(DLC)(5) MCL05掛箱:單結(jié)晶體管,正弦波,鋸齒波同步觸發(fā)電路(6)MCL06掛箱:單相并聯(lián)逆變電路,直流斬波電路 (7) MEL02掛箱:三相芯式變壓器 (8) MEL11掛箱:六組可調(diào)電容4、3 選配掛箱(1)MEL03掛箱:可調(diào)電阻器(2)電機導(dǎo)軌及測速發(fā)電機: 直流發(fā)電機M01:PN=100W,UN=200V(3)電機導(dǎo)軌及測功機、測速發(fā)電機二 、MCL系統(tǒng)掛箱介紹和使用說明(一)MCL01掛箱MCL01由G(給定),零速封鎖器(DZS),脈沖控制及移相,單、雙脈沖觀察孔,過流過壓保護等部份組成。1. G(給定):原理圖如圖1-1。它的作用是得到下列幾個階躍的給定信號:正給定(1)0V突跳到正電壓,正電壓突跳到0V;負給定(2)0V突跳到負電壓,負電壓突跳到0V;(3)正電壓突跳到負電壓,負電壓突跳到正電壓。正負電壓可分別由RP1、RP2兩多圈電位器調(diào)節(jié)大?。ㄕ{(diào)節(jié)范圍為0-13V左右)。數(shù)值由面板右邊的數(shù)顯窗讀出。只要依次扳動S1、S2的不同位置即能達到上述要求。(1)若S1放在“正給定”位,扳動S2由“零”位到“給定”位即能獲得0V突跳到正電壓的信號,再由“給定”位扳到“零”位能獲得正電壓到0V的突跳;(2)若S1放在“負給定”位,扳動S2,能得到0V到負電壓及負電壓到0V的突跳;(3)S2放在“給定”位,扳動S1,能得到正電壓到負電壓及負電壓到正電壓的突跳。使用注意事項:給定輸出有電壓時,不能長時間短路,特別是輸出電壓較高時,否則容易燒壞限流電阻。2FBC+FA+FT(電流變送器與過流過壓保護):此單元有三種功能:一是檢測電流反饋信號,二是發(fā)出過流信號,三是發(fā)出過壓信號。電路圖為1-2。(1)電流變送器電流變送器適用于可控硅直流調(diào)速裝置中,與電流互感器配合,檢測可控硅變流器交流進線電流,以獲得與變流器電流成正比的直流電壓信號,零電流信號和過電流邏輯信號等。電流互感器的輸出接至輸入TA1,TA2,TA3,反映電流大小的信號經(jīng)三相橋式整流電路整流后加至9R1、9R2、VD7及RP1、9R3、9R20組成的各支路上,其中:a9R2與VD7并聯(lián)后再與9R1串聯(lián),在其中點取零電流檢測信號。b將RP1的可動觸點輸出作為電流反饋信號,反饋強度由RP1進行調(diào)節(jié)。c將可動觸點RP2與過流保護電路相聯(lián),輸出過流信號,可調(diào)節(jié)過流動作電流的大小。(2)過流保護(FA)當主電路電流超過某一數(shù)值后(2A左右),由9R3,9R20上取得的過流信號電壓超過運算放大器的反向輸入端,使D觸發(fā)器的輸出為高電平,使晶體三極管V由截止變?yōu)閷?dǎo)通,結(jié)果使繼電器K的線圈得電,繼電器K由釋放變?yōu)槲?,它的常閉觸點接在主回路接觸器的線圈回路中,使接觸器釋放,斷開主電路。并使發(fā)光二極管亮,作為過流信號指示,告訴操作者已經(jīng)過流跳閘。LEDSA為解除記憶的復(fù)位按鈕,當過流動作后,如過流故障已經(jīng)排除,則須按下以解除記憶,恢復(fù)正常工作。RP1TA1TA2TA39R1RC1IoIf+15VK1SA圖1-2 電流變送器與過流保護原理圖3零速封鎖器(DZS)零速封鎖器的作用是當調(diào)速系統(tǒng)處于靜車狀態(tài),即速度給定電壓為零,同時轉(zhuǎn)速也確為零時,封鎖調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的所有調(diào)節(jié)器,以避免靜車時各放大器零漂引起可控硅整流電路有輸出使電機爬行的不正常現(xiàn)象。原理電路如圖13所示。圖13 零速封鎖器它的總輸入輸出關(guān)系是:(1)當1端和2端的輸入電壓的絕對值都小于0.07 V左右時,則3端的輸出電壓應(yīng)為0V;(2)當1端和2端的輸入電壓絕對值或者其中之一或者二者都大于0.2V時,其3端的輸出電壓應(yīng)為15V;(3)當3端的輸出電壓已為15V,后因1端和2端的電壓絕對值都小于0.07V,使3端電壓由15V變?yōu)?V時,需要有100毫秒的延時。3端為OV時輸入到各調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)中的場效應(yīng)管,使其導(dǎo)通,調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短路而被封鎖,3端為15V時輸入到上述場效應(yīng)管使其夾斷,而解除封鎖。具體原理如下:它是由兩個山形電平檢測器和開關(guān)延時電路組成。(1)DZS前半部分別由線性集成電路A1:A和A1:B組成二個山形電平檢測器,山形電平極測器的輸入輸出特性如圖14所示,輸入電壓是指1或2端送入的電壓(S3放在封鎖位),輸出電壓是指在4或5上得到的電壓。調(diào)整參數(shù)到輸出電壓突跳的幾個輸入電壓為:Ua=0.2V Ub=0.07V Uc=+0.07V Ud=+0.2V輸出正向電壓無限幅,約為+12V,輸出負向電壓用二極管VD9和VD10箝位到0.7V。(2)DZS的后關(guān)部為開關(guān)延時電路(a)當1和2端電壓絕對值均小于0.07V,則4和5得到的電壓都為+15V,高電平為“1”態(tài),輸入單與門4011,其輸出10腳也為“1”態(tài),二極管VD11截止,這樣單與非門的輸入為“1”態(tài),輸出3腳為“0”態(tài),VD12導(dǎo)通,使穩(wěn)壓管VST不能擊穿,所以三極管VT1截止,從而3端輸出為0V。(b)當1和2端電壓絕對值或其中之一或二者都大于0.2V時,則在4和5上或者4為0.7V,或者5為0.7V,或者4、5均為0.7V,低電平為“0”態(tài),三種情況輸入D:C,其輸出都為“0”態(tài),VD11導(dǎo)通,接0V,D:A輸入為“0”態(tài),其輸出為“1”態(tài),使VD12截止,穩(wěn)壓管VST在30V的電壓作用下而擊穿,VT1飽和導(dǎo)通,可使3端輸出為15V。(c)當已在(b)的情況,3端子輸出為15V,此時D:C的輸出為0V,D:A上輸入電壓接近0V。若要回到(a)的情部,則D:C的輸出先由“0”態(tài)變成“1”態(tài),VD11截止,D:A上輸入上電壓應(yīng)為+15V,但電容C5二端電壓不能突變,+15V電源通過R27對C5充電,C5電壓逐步上升,上升到一定數(shù)值后D:A的輸出由“1”態(tài)變?yōu)椤?”態(tài),從而使3端輸出為0V,所以3端由15V變?yōu)?V有一延時時間,其延時長短取決于R27C5的充電回路時間常數(shù)。(d)鈕子開關(guān)S3有二個位置,放在“封鎖位”,用在調(diào)速系統(tǒng)正常工作的情況,即為上述分析情況,放在“解除位”,A1:A組成的山形電平檢測器輸入總是+15V,3端子電位總是15V,使各調(diào)節(jié)器解除封鎖,以便單獨調(diào)試調(diào)節(jié)器用。4電源輸入輸出端:面板下部的L1、L2、L3三接線柱表示三相電源的輸入,U、V、W表示電源輸出端。在進行實驗時,調(diào)壓器的輸出端接到L1、L2、L3,U、V、W接到可控硅或電機,在L1、U,L2、V,L3、W間接有電流互感器,L1、L2間接有電壓互感器,當電流過大或電壓過高時,過流保護和過壓保護動作。使用注意事項:接到可控硅的電壓必須從U、V、W引出,否則過流保護和過壓保護不起作用。5FBS(速度變換器)速度變換器(FBS)用于轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中,將直流測速發(fā)電機的輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓,作為速度反饋。其原理圖如圖15所示。使用時,將測速發(fā)電機的輸出端接至速度變換器的輸入端1和2。分兩路輸出。(1)一路經(jīng)電位器RP2至轉(zhuǎn)速表,轉(zhuǎn)速表(0-2000n/s)已裝在電機導(dǎo)軌上。(2)另一路經(jīng)電阻及電位器RP,由電位器RP中心抽頭輸出,作為轉(zhuǎn)速反饋信號,反饋強度由電位器RP的中心抽頭進行調(diào)節(jié),由電位器RP輸出的信號,同時作為零速封鎖反映轉(zhuǎn)速的電平信號。元件RP裝在面板上。 6ASR(速度調(diào)節(jié)器)速度調(diào)節(jié)器ASR的功能是對給定和反饋兩個輸入量進行加法,減法,比例,積分和微分等運算,使其輸出按某一規(guī)律變化。它由運算放大器,輸入與反饋網(wǎng)絡(luò)及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。其原理圖如圖1-6所示。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR也可當作電壓調(diào)節(jié)器AVR來使用。速度調(diào)節(jié)器采用電路運算放大器,它具有兩個輸入端,同相輸入端和倒相輸入端,其輸出電壓與兩個輸入端電壓之差成正比。電路運算放大器具有開環(huán)放大倍數(shù)大,零點漂移小,線性度好,輸入電流極小,輸出阻抗小等優(yōu)點,可以構(gòu)成理想的調(diào)節(jié)器。圖1-7中,由二極管VD4,VD5和電位器RP2,RP3組成正負限幅可調(diào)的限幅電路。由C2,R9組成反饋微分校正網(wǎng)絡(luò),有助于抑制振蕩,減少超調(diào),R15,C1組成速度環(huán)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。場效應(yīng)管V5為零速封鎖電路,當4端為0V時VD5導(dǎo)通,將調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短接而封鎖,4端為-13V時,VD5夾斷,調(diào)節(jié)器投入工作。RP1為放大系數(shù)調(diào)節(jié)電位器。元件RP1,RP2,RP3均安裝在面板上。電容C1兩端在面板上裝有接線柱,電容C2兩端也裝有接線柱,可根據(jù)需要外接電容。7ACR(電流調(diào)節(jié)器)電流調(diào)節(jié)器適用于可控制傳動系統(tǒng)中,對其輸入信號(給定量和反饋量)時進行加法、減法、比例、積分、微分,延時等運算或者同時兼做上述幾種運算。以使其輸出量按某種予定規(guī)律變化。它是由下述幾部分組成:運算放大器,兩極管限幅,互補輸出的電流放大級、輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)、反饋阻抗網(wǎng)絡(luò)等。電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器相比,增加了4個輸入端,其中2端接過流推b信號,來自電流變換器的過流信號Ub,當該點電位高于某值時,VST1擊穿,正信號輸入,ACR輸出負電壓使觸發(fā)電路脈沖后移。UZ、UF端接邏輯控制器的相應(yīng)輸出端,當這二端為高電平時,三極管V1、V2導(dǎo)通將Ugt和Ugi信號對地短接,用于邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。晶體管V3和V4構(gòu)成互補輸出的電流放大級,當V3、V4基極電位為正時,V4管(PNP型晶體管)截止,V3管和負截構(gòu)成射極跟隨器。如V3,V4基極電位為負時,V3管(NPN型晶體管)截止,V4管和負截構(gòu)成射極跟隨器。接在運算放大器輸入端前面的阻抗為輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)。改變輸入和反饋阻抗網(wǎng)絡(luò)參數(shù),就能得到各種運算特性。元件RP1、RP2、RP3裝在面板上,C1、C2的數(shù)值可根據(jù)需要,由外接電容來改變。二MCL-33掛箱:MCL33由脈沖控制及移相,雙脈沖觀察孔,一組可控硅,二組可控硅及二極管,RC吸收回路,平波電抗器L組成。本實驗臺提供相位差為60O,經(jīng)過調(diào)制的“雙窄”脈沖(調(diào)制頻率大約為310KHz),觸發(fā)脈沖分別由兩路功放進行放大,分別由Ublr和Ublf進行控制。當Ublf接地時,第一組脈沖放大電路進行放大。當Ublr接地時,第二組脈沖放大電路進行工作。脈沖移相由Uct端的輸入電壓進行控制,當Uct端輸入正信號時,脈沖前移,Uct端輸入負信號時,脈沖后移,移相范圍為1001600。偏移電壓調(diào)節(jié)電位器RP調(diào)節(jié)脈沖的初始相位,不同的實驗初始相位要求不一樣。使用注意事項:單雙脈沖及同步電壓觀察孔在面板上俱為小孔,僅能接示波器,不能輸入任何信號。1. 脈沖控制。面板上部的六檔直鍵開關(guān)控制接到可控硅的脈沖,1、2、3、4、5、6分別控制可控硅VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的觸發(fā)脈沖,當直鍵開關(guān)按下時,脈沖斷開,彈出時脈沖接通。2. 一橋可控硅由六只5A800V組成。3. 二橋可控硅由六只5A800V構(gòu)成,另有六只5A800V二極管。4. RC吸收回路可消除整流引起的振蕩。當做調(diào)速實驗時需接在整流橋輸出端。平波電抗器可作為電感性負載電感使用,電感分別為50mH、100mH、200mH、700mH, 在1A范圍內(nèi)基本保持線性。使用注意事項:外加觸發(fā)脈沖時,必須切斷內(nèi)部觸發(fā)脈沖。三MCL34掛箱MCL34為邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速專用掛箱。由AR(反號器)、DPT(轉(zhuǎn)矩器性鑒別器)、DPZ(零電流檢測器)、DLC(邏輯控制器)構(gòu)成。1AR(反號器)反號器AR由運算放大器及有關(guān)電阻組成,如圖1-8所示。用于調(diào)速系統(tǒng)中信號需要倒相的場合。反號器的輸入信號由運算放大器的反相端接入,故輸出電壓為 USC = -(RP+R3)/R1調(diào)節(jié)RP的可動觸點,可改變RP的數(shù)值,使RP+R3 = R1,則USC = -USR,輸入與輸出成倒相關(guān)系。元件RP裝在面板上。 2DPT(轉(zhuǎn)矩極性鑒別器)轉(zhuǎn)矩極性鑒別器為一電平檢測器,用于檢測控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩極性的變化;它是一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器,可將控制系統(tǒng)中連續(xù)變化的電平轉(zhuǎn)換成邏輯運算所需的“0”、“1”狀態(tài)信號。其原理圖如圖19(a)所示。轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入輸出特性如圖19(b)所示,具有繼電特性。調(diào)節(jié)同相輸入端電位器可以改變繼電特性相對于零點的位置。特性的回環(huán)寬度為Uk=Usr2-Usr1=K1(Uscm2-Uscm1)式中K1為正反饋系數(shù),K1越大,則正反饋越強,回環(huán)寬度就越大,Usr2和Usr1分別為輸出由正翻轉(zhuǎn)到負及由負翻轉(zhuǎn)到正所需的最小輸入電壓;Uscm2和Uscm1分別為正向和負向飽和輸出電壓。邏輯控制系統(tǒng)中的電平檢測環(huán)寬一般取0.20.6V,環(huán)寬大時能提高系統(tǒng)抗干擾能力,但環(huán)太寬時會使系統(tǒng)運作遲鈍。3DPZ(零電流檢測器)零電流檢測器也是一個電平檢測器,其工作原理與轉(zhuǎn)矩極性鑒別器相同,在控制系統(tǒng)中進行零電流檢測,其原理圖和輸入輸出特性分別如圖1-10(a)和1-10(b)所示。4DLC(邏輯控制器)邏輯控制器適用于直流電動機可控硅無環(huán)流反并聯(lián)供電的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中,它對轉(zhuǎn)矩極性指令和主回路零電流信號進行邏輯運算,切換加于正組橋或反組橋可控硅整流裝置上的觸發(fā)脈沖。邏輯電路除了功率輸出級外,全部采用CMOS集成化與非門電路組成。對于與非門電路來說,只有當輸入端全部為“1”信號(高電平)時,其輸出才為零(低電平);只要輸入端中任一個“0”信號,其輸出便為“1”信號。其原理圖如圖1-11所示。DLC主要由邏輯判斷電路,延時電路,邏輯保護電路,推b環(huán)節(jié)等組成。 A. 邏輯判斷環(huán)節(jié) 邏輯判斷環(huán)節(jié)的任務(wù)是根據(jù)轉(zhuǎn)矩極性電平檢測器和零電流電平檢測器的輸出UM和UI狀態(tài),正確地判斷晶閘管的觸發(fā)脈沖是否需要進行切換(由UM是否變換狀態(tài)決定)及切換條件是否具備(由UI是否由“0”態(tài)變“1”態(tài)決定)。即當UM變換后,零電流檢測器檢測到主電路電流過零(UI =“1”)時,邏輯判斷電路立即翻轉(zhuǎn),同時應(yīng)保證在任何時刻邏輯判斷電路的輸出UZ和UF狀態(tài)必須相反。B延時環(huán)節(jié) 要使正,反兩組整流裝置安全,可靠地切換工作,必須在邏輯無環(huán)流系統(tǒng)中邏輯判斷電路發(fā)出切換指令UZ或UF后。經(jīng)關(guān)斷等待時間t1(3ms)和觸發(fā)等待時間t2(10ms)之后才能執(zhí)行切換指令,故設(shè)置相應(yīng)的延時電路,電路中VD1、C1, VD2、C2起t1的延時作用,VD3、C3,、VD4、C4起t2的延時作用。C邏輯保護環(huán)節(jié) 邏輯保護環(huán)節(jié)也稱多一保護環(huán)節(jié)。當邏輯電路發(fā)生故障時,UZ、UF的輸出同時為”1”狀態(tài),邏輯控制器兩個輸出端Ublr和Ublf全為”0”狀態(tài),造成兩組整流裝置同時開放,引起短路環(huán)流事故。加入邏輯保護環(huán)節(jié)后,當UZ、UF全為”1”狀態(tài)時,使邏輯保護環(huán)節(jié)輸出”A”點電位變?yōu)椤?”,使Ublf和Ublr都為高電平,兩組觸發(fā)脈沖同時封鎖,避免產(chǎn)生短路環(huán)流事故。D推b環(huán)節(jié) 在正,反橋切換時,邏輯控制器中D2:10輸出”1” 狀態(tài)信號,將此信號送入ACR的輸入端作為脈沖后移推b指令,從而可避免切換時電流的沖擊。E功率放大輸出環(huán)節(jié)由于與非門輸出功率有限,為了能可靠推動脈沖門或, 故加了由V1和V2_組成的功率放大級,由邏輯信號ULK1或ULK2進行控制,或為“通”,或“斷”來控制觸發(fā)脈沖門或觸發(fā)脈沖門。四MCL05掛箱MCL-05掛箱為觸發(fā)電路專用掛箱,其中有單結(jié)晶體管,正弦波,鋸齒波同步移相觸發(fā)電路。面板左上方裝有同步變壓器原邊組的接線柱,下有“觸發(fā)選擇開關(guān)”,可根據(jù)需要選擇“單結(jié)管”,“正弦波”,“鋸齒波”等觸發(fā)電路。當外加同步電壓220V為時,通過觸發(fā)電路選擇直鍵開關(guān)可選擇輸出至單結(jié)管觸發(fā)電路, 正弦波觸發(fā)電路,鋸齒波觸發(fā)電路的同步電壓分別為60V, 15, 7V1單結(jié)晶體管觸發(fā)電路 由單結(jié)晶體管V3,整流穩(wěn)壓環(huán)節(jié),及由V1,V2等組成的等效可變電阻等組成,其原理圖如圖1-12所示。220V圖1-12 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓,經(jīng)全波整流,再由穩(wěn)壓管VST1,VST2進行削波,而得到梯形波電壓,其過零點與晶閘管陽極電壓的過零點一致,梯形波通過R7,V2向電容C2充電,當充電電壓達到單結(jié)晶體管的峰點電壓時,單結(jié)晶體管V3導(dǎo)通,從而通過脈沖變壓器輸出脈沖。同時C3經(jīng)V3放電,由于時間常數(shù)很小,Uc2很快下降至單結(jié)晶體管的谷點電壓,V3重新關(guān)斷,C2再次充電。每個梯形波周期,V3可能導(dǎo)通,關(guān)斷多次,但只有第一個輸出脈沖起作用。電容C2的充電時間常數(shù)由等效電阻等決定,調(diào)節(jié)RP3的滑動觸點可改變V1的基極電壓,使V1,V2都工作在放大區(qū),即等效電阻可由RP1來調(diào)節(jié),也就是說一個梯形波周期內(nèi)的第一個脈沖出現(xiàn)時候(控制角)可由RP1來調(diào)節(jié)。元件RP1裝有面板上,同步信號已在內(nèi)部接好。2正弦波同步觸發(fā)電路 正弦波同步觸發(fā)電路由同步移相和脈沖形成放大等環(huán)節(jié)組成,其原理圖如圖1-13所示。3鋸齒波同步移相觸發(fā)電路鋸齒波同步移相觸發(fā)電路由同步檢測,鋸齒波形成,移相控制,脈沖形成,脈沖放大等環(huán)節(jié)組成,其原理圖如圖1-14所示。元件RP裝在面板上 ,同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好。五MCL06使用說明MCL06為單相并聯(lián)逆變和直流斬波器專用掛箱。1單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路以555集成時基電路為基礎(chǔ)振蕩電路,通過雙D觸發(fā)器二分頻得到相位差180O的觸發(fā)脈沖, 經(jīng)三極管V1,V2功率放大后交替觸發(fā)主電路的兩個晶閘管。振蕩頻率由電位器RP進行調(diào)節(jié),555的輸出”3”接至4013的CLK端,輸出為相位相差180O的脈沖。單相并聯(lián)逆變觸發(fā)電路原理圖見圖1-15.2斬波器主電路 圖116所示的是一脈寬可調(diào)的逆阻型斬波器,晶閘管VT1為主晶閘管,VT2為輔助晶閘管,用來控制輸出電壓的脈寬,C和L1組成換流振蕩環(huán)節(jié)。3UPW(脈寬調(diào)制器)脈寬調(diào)制器UPW的第一級為由幅值比較電路和積分電路組成的一個頻率和幅值均可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器。電位器RP2用來調(diào)節(jié)鋸齒波的幅值,電位器RP1用來調(diào)節(jié)鋸齒波的頻率。電路如圖1-17所示。由第二比較器產(chǎn)生的方波接至電路的輸入端,則在方波的前沿和后沿分別產(chǎn)生兩個脈沖,如圖所示,其后沿脈沖隨方波的寬度變化而移動,前沿脈沖相位則保持不變。將此兩脈沖通過功放級送至面板上的主晶閘管和輔助晶閘管,其中前沿脈沖送主晶閘管VT1,后沿脈沖送輔助晶閘管VT2。實驗三 單閉環(huán)有靜差調(diào)速實驗(驗證性實驗)一實驗?zāi)康?研究晶閘管直流電動機調(diào)速系統(tǒng)在反饋控制下的工作。2研究直流調(diào)速系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器ASR的工作及其對系統(tǒng)靜特性的影響。3學習反饋控制系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)。二預(yù)習要求1了解速度調(diào)節(jié)器在比例工作與比例積分工作時的輸入輸出特性。2弄清不可逆單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。三實驗線路及原理見圖2-7。四實驗設(shè)備及儀表1MCL系列教學實驗臺主控制屏。2MCL18組件(適合MCL)或MCL31組件(適合MCL)。3MCL33(A)組件或MCL53組件。4MEL-11掛箱5MEL03三相可調(diào)電阻(或自配滑線變阻器)。6電機導(dǎo)軌及測速發(fā)電機、直流發(fā)電機M01(或電機導(dǎo)軌及測功機、MEL13組件)。7直流電動機M03。8雙蹤示波器。五注意事項1直流電動機工作前,必須先加上直流激磁。2接入ASR構(gòu)成轉(zhuǎn)速負反饋時,為了防止振蕩,可預(yù)先把ASR的RP3電位器逆時針旋到底,使調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)最小,同時,ASR的“5”、“6”端接入可調(diào)電容(預(yù)置7F)。3測取靜特性時,須注意主電路電流不許超過電機的額定值(1A)。4三相主電源連線時需注意,不可換錯相序。5電源開關(guān)閉合時,過流保護發(fā)光二極管可能會亮,只需按下對應(yīng)的復(fù)位開關(guān)SB1即可正常工作。6系統(tǒng)開環(huán)連接時,不允許突加給定信號Ug起動電機。7起動電機時,需把MEL-13的測功機加載旋鈕逆時針旋到底,以免帶負載起動。8改變接線時,必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕,同時使系統(tǒng)的給定為零。9雙蹤示波器的兩個探頭地線通過示波器外殼短接,故在使用時,必須使兩探頭的地線同電位(只用一根地線即可),以免造成短路事故。六實驗內(nèi)容1移相觸發(fā)電路的調(diào)試(主電路未通電)(a)用示波器觀察MCL33(或MCL53,以下同)的雙脈沖觀察孔,應(yīng)有雙脈沖,且間隔均勻,幅值相同;觀察每個晶閘管的控制極、陰極電壓波形,應(yīng)有幅值為1V2V的雙脈沖。(b)觸發(fā)電路輸出脈沖應(yīng)在3090范圍內(nèi)可調(diào)??赏ㄟ^對偏移電壓調(diào)節(jié)單位器及ASR輸出電壓的調(diào)整實現(xiàn)。例如:使ASR輸出為0V,調(diào)節(jié)偏移電壓,實現(xiàn)=90;再保持偏移電壓不變,調(diào)節(jié)ASR的限幅電位器RP1,使=30。2求取調(diào)速系統(tǒng)在無轉(zhuǎn)速負反饋時的開環(huán)工作機械特性。a斷開ASR的“3”至Uct的連接線,G(給定)直接加至Uct,且Ug調(diào)至零,直流電機勵磁電源開關(guān)閉合。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān),調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器的輸出,使Uuv、Uvw、Uwu=200V。注:如您選購的產(chǎn)品為MCL、,無三相調(diào)壓器,直接合上主電源。以下均同。c調(diào)節(jié)給定電壓Ug,使直流電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分,調(diào)節(jié)測功機加載旋鈕(或直流發(fā)電機負載電阻),在空載至額定負載的范圍內(nèi)測取78點,讀取整流裝置輸出電壓Ud,輸出電流id以及被測電動機轉(zhuǎn)速n。id(A)Ud(V)n(r/min)3帶轉(zhuǎn)速負反饋有靜差工作的系統(tǒng)靜特性a斷開G(給定)和Uct的連接線,ASR的輸出接至Uct,把ASR的“5”、“6”點短接。b合上主控制屏的綠色按鈕開關(guān),調(diào)節(jié)Uuv,Uvw,Uwu為200伏。c調(diào)節(jié)給定電壓Ug至2V,調(diào)整轉(zhuǎn)速變換器RP電位器,使被測電動機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分,調(diào)節(jié)ASR的調(diào)節(jié)電容以及反饋電位器RP3,使電機穩(wěn)定運行。調(diào)節(jié)測功機加載旋鈕(或直流發(fā)電機負載電阻),在空載至額定負載范圍內(nèi)測取78點,讀取Ud、id、n。id(A)Ud(V)n(r/min)4測取調(diào)速系統(tǒng)在帶轉(zhuǎn)速負反饋時的無靜差閉環(huán)工作的靜特性a斷開ASR的“5”、“6”短接線,“5”、“6”端接MEL11電容器,可預(yù)置7F,使ASR成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器。b調(diào)節(jié)給定電壓Ug,使電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500轉(zhuǎn)/分。在額定至空載范圍內(nèi)測取78個點。id(A)Ud(V)n(r/min)七實驗報告繪制實驗所得靜特性,并進行分析、比較。八思考題1系統(tǒng)在開環(huán)、有靜差閉環(huán)與無靜差閉環(huán)工作時,速度調(diào)節(jié)器ASR各工作在什么狀態(tài)?實驗時應(yīng)如何接線?2要得到相同的空載轉(zhuǎn)速n0,亦即要得到整流裝置相同的輸出電壓U,對于有反饋與無反饋調(diào)速系統(tǒng)哪個情況下給定電壓要大些?為什么?3在有轉(zhuǎn)速負反饋的調(diào)速系統(tǒng)中,為得到相同的空載轉(zhuǎn)速n0,轉(zhuǎn)速反饋的強度對Ug有什么影響?為什么?4如何確定轉(zhuǎn)速反饋的極性與把轉(zhuǎn)速反饋正確地接入系統(tǒng)中?又如何調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋的強度,在線路中調(diào)節(jié)什么元件能實現(xiàn)?圖2-7 單閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗四 雙閉環(huán)不可逆調(diào)速實驗(綜合性實驗)一實驗?zāi)康?了解雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理,組成及各主要單元部件的原理。2熟悉電力電子及教學實驗臺主控制屏的結(jié)構(gòu)及調(diào)試方法。3熟悉MCL-18, MCL-33的結(jié)構(gòu)及調(diào)試方法4掌握雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟,方法及參數(shù)的整定。二實驗設(shè)備及儀器1MCL系列教學實驗臺主控制屏。2MCL18組件(適合MCL)或MCL31組件(適合MCL)。3MCL33組件或MCL53組件。4MEL-11掛箱5MEL03三相可調(diào)電阻(或自配滑線變阻器)。6電機導(dǎo)軌及測速發(fā)電機、直流發(fā)電機M01(或電機導(dǎo)軌及測功機、MEL13組件。7直流電動機M03。8雙蹤示波器。三實驗系統(tǒng)組成及工作原理雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)由電流和轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器綜合調(diào)節(jié),由于調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要量為轉(zhuǎn)速,故轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面,電流環(huán)作為付環(huán)放在里面,這樣可抑制電網(wǎng)電壓波動對轉(zhuǎn)速的影響,實驗系統(tǒng)的組成如圖6-8所示。系統(tǒng)工作時,先給電動機加勵磁,改變給定電壓的大小即可方便地改變電機的轉(zhuǎn)速。ASR,ACR均有限幅環(huán)節(jié),ASR的輸出作為ACR的給定,利用ASR的輸出限幅可達到限制起動電流的目的, ACR的輸出作為移相觸發(fā)電路的控制電壓,利用ACR的輸出限幅可達到限制amin和bmin的目的。當加入給定Ug后,ASR即飽和輸出,使電動機以限定的最大起動電流加速起動,直到電機轉(zhuǎn)速達到給定轉(zhuǎn)速(即Ug=Ufn),并出現(xiàn)超調(diào)后,ASR退出飽和,最后穩(wěn)定運行在略低于給定轉(zhuǎn)速的數(shù)值上。四實驗內(nèi)容1各控制單元調(diào)試2測定電流反饋系數(shù)。3測定開環(huán)機械特性及閉環(huán)靜特性。4閉環(huán)控制特性的測定。5觀察,記錄系統(tǒng)動態(tài)波形。五注意事項1三相主電源連線時需注意,不可換錯相序。2電源開關(guān)閉合時,過流保護、過壓保護的發(fā)光二極管可能會亮,只需按下對應(yīng)的復(fù)位開關(guān)SB1、SB2即可正常工作。3系統(tǒng)開環(huán)連接時,不允許突加給定信號Ug起動電機4起動電機時,需把MEL-13的測功機加載旋鈕逆時針旋到底,以免帶負載起動。5改變接線時,必須先按下主控制屏總電源開關(guān)的“斷開”紅色按鈕,同時使系統(tǒng)的給定為零。6進行閉環(huán)調(diào)試時,若電機轉(zhuǎn)速達最高速且不可調(diào),注意轉(zhuǎn)速反饋的極性是否接錯。7雙蹤示波器的兩個探頭地線通過示波器外殼短接,故在使用時,必須使兩探頭的地線同電位(只用一根地線即可),以免造成短路事故。六. 實驗方法1按圖接線,未上主電源之前,檢查晶閘管的脈沖是否正常。(1)用示波器觀察雙脈沖觀察孔,應(yīng)有間隔均勻,幅度相同的雙脈沖(2)檢查相序,用示波器觀察“1”,“2”脈沖觀察孔,“1”脈沖超前“2”脈沖600,則相序正確,否則,應(yīng)調(diào)整輸入電源。(3)將控制一組橋觸發(fā)脈沖通斷的六個直鍵開關(guān)彈出,用示波器觀察每只晶閘管的控制極,陰極,應(yīng)有幅度為1V2V的脈沖。(4)將Ublr接地,可觀察反橋晶閘管的觸發(fā)脈沖。2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則(1)先部件,后系統(tǒng)。即先將各單元的特性調(diào)好,然后才能組成系統(tǒng)。(2)先開環(huán),后閉環(huán),即使系統(tǒng)能正常開環(huán)運行,然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負反饋時組成閉環(huán)系統(tǒng)。(3)先內(nèi)環(huán),后外環(huán)。即先調(diào)試電流內(nèi)環(huán),然后調(diào)轉(zhuǎn)速外環(huán)。3開環(huán)外特性的測定(1)控制電壓Uct由給定器Ug直接接入,測功機加載旋鈕應(yīng)逆時針旋到底(或直流發(fā)電機所接負載電阻RG斷開)。(2)使Ug=0,調(diào)節(jié)偏移電壓電位器,使稍大于90,合上主電路電源,調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕,使Uuv,Uvw,Uwu為200V,逐漸增加給定電壓Ug,使電機起動、升速,調(diào)節(jié)Ug使電機空載轉(zhuǎn)速n0=1500r/min,再調(diào)節(jié)測功機加載旋鈕(或負載電阻RG),改變負載,在直流電機空載至額定負載范圍,測取78點,讀取電機轉(zhuǎn)速n,電機電樞電流Id,即可測出系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f (Id)。n(r/min)I(A)注意,若給定電壓Ug為0時,電機緩慢轉(zhuǎn)動,則表明太小,需后移。4單元部件調(diào)試ASR調(diào)試方法與實驗二相同。ACR調(diào)試:使調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器,加入一定的輸入電壓,調(diào)整正,負限幅電位器,使脈沖前移a300,使脈沖后移b=300,反饋電位器RP3逆時針旋到底,使放大倍數(shù)最小。5系統(tǒng)調(diào)試將Ublf接地,Ublr懸空,即使用一組橋六個晶閘管。(1)電流環(huán)調(diào)試電動機不加勵磁(a)系統(tǒng)開環(huán),即控制電壓Uct由給定器Ug直接接入,開關(guān)S撥向左邊,主回路接入電阻Rd并調(diào)至最大(Rd由MEL03的兩只900電阻并聯(lián))。逐漸增加給定電壓,用示波器觀察晶閘管整流橋兩端電壓波形。在一個周期內(nèi),電壓波形應(yīng)有6個對稱波頭平滑變化 。(b)增加給定電壓,減小主回路串接電阻Rd,直至Id=1.1Ied,再調(diào)節(jié)MCL-01掛箱上的電流反饋電位器RP,使電流反饋電壓Ufi近似等于速度調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅值(ASR的輸出限幅可調(diào)為5V)。(c)MCL18(或?qū)嶒炁_主控制屏)的G(給定)輸出電壓Ug接至ACR的“3”端,ACR的輸出“7”端接至Uct,即系統(tǒng)接入已接成PI調(diào)節(jié)的ACR組成電流單閉環(huán)系統(tǒng)。ASR的“9”、“10”端接MEL11電容器,可預(yù)置7F,同時,反饋電位器RP3逆時針旋到底,使放大倍數(shù)最小。逐漸增加給定電壓Ug,使之等于ASR輸出限幅值(+5V),觀察主電路電流是否小于或等于1.1Ied,如Id過大,則應(yīng)調(diào)整電流反饋電位器,使Ufi增加,直至Id1.1Ied;如IdIed,則可將Rd減小直至切除,此時應(yīng)增加有限,小于過電流保護整定值,這說明系統(tǒng)已具有限流保護功能。測定并計算電流反饋系數(shù)(2)速度變換器的調(diào)試電動機加額定勵磁(a)系統(tǒng)開環(huán),即給定電壓Ug直接接至Uct,Ug作為輸入給定,逐漸加正給定,當轉(zhuǎn)速n=1500r/min時,調(diào)節(jié)FBS(速度變換器)中速度反饋電位器RP,使速度反饋電壓為+5V左右,計算速度反饋系數(shù)。(b)速度反饋極性判斷: 系統(tǒng)中接入ASR構(gòu)成轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng),即給定電壓Ug接至ASR的第2端,ASR的第3端接至Uct。調(diào)節(jié)Ug(Ug為負電壓),若稍加給定,電機轉(zhuǎn)速即達最高速且調(diào)節(jié)Ug不可控,則表明單閉環(huán)系統(tǒng)速度反饋極性有誤。但若接成轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng),由于給定極性改變,故速度反饋極性可不變。6系統(tǒng)特性測試將ASR,ACR均接成PI調(diào)節(jié)器接入系統(tǒng),形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)。ASR的調(diào)試:(a)反饋電位器RP3逆時針旋到底,使放大倍數(shù)最?。?(b)“5”、“6”端接
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