電力電子與電力傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書正文

PAGE41-第一部分緒論本指導(dǎo)書是根據(jù)《電力電子與電力傳動(dòng)》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱編寫的，適用于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。本課程實(shí)驗(yàn)的作用與任務(wù)電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)是《電力電子技術(shù)》、《電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)》課程中重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生使用某些設(shè)備的能力和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法研究電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的初步能力。對(duì)于進(jìn)一步加強(qiáng)理論和實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力有重要意義。本課程實(shí)驗(yàn)的主要任務(wù)是提高學(xué)生動(dòng)手能力，在試驗(yàn)過程中遇到問題，能夠分析思考和解決。對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠按照理論知識(shí)進(jìn)行解釋，從而可以深化所學(xué)理論知識(shí)，把理論和實(shí)踐統(tǒng)一起來。本課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容主要包括單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)控制可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（H橋）、三相異步電機(jī)變頻調(diào)速、半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究、反激式電流控制開關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)、直流斬波電路的性能研究等內(nèi)容。三、本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目及其教學(xué)要求序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)、要求1單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4雙閉環(huán)控制可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（H橋）2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5三相異步電機(jī)變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。熟練掌握數(shù)字示波器的使用。6半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。熟練掌握數(shù)字示波器的使用。7反激式電流控制開關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。熟練掌握數(shù)字示波器的使用。8直流斬波電路的性能研究2主電路、控制電路的接線。對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中的問題能夠解決，解釋、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。熟練掌握數(shù)字示波器的使用。合計(jì)16第二部分基本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解單閉環(huán)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）掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般調(diào)試過程。（3）認(rèn)識(shí)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的基本特性。實(shí)驗(yàn)原理為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)(包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng))。對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對(duì)調(diào)速指標(biāo)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。在本裝置中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號(hào)作為反饋信號(hào)，經(jīng)“速度變換”后接到“速度調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較經(jīng)放大后，得到移相控制電壓Uct，用作控制整流橋的“觸發(fā)電路”，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構(gòu)成了速度負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨給定電壓變化，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定，速度調(diào)節(jié)器采用P（比例）調(diào)節(jié)對(duì)階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要想消除上述誤差，則需將調(diào)節(jié)器換成PI(比例積分)調(diào)節(jié)。這時(shí)當(dāng)“給定”恒定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)速度變化起到了抑制作用，當(dāng)電機(jī)負(fù)載或電源電壓波動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。 圖1-1轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖 圖1-2電流單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊2DJK02晶閘管主電路3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放”等幾個(gè)模塊4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)I該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護(hù)”等幾個(gè)模塊5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌﹑光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10示波器TDS21011萬用表MF47實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試①打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。②將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。③用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和DJK02-1“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動(dòng)“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=120°。⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2)Uct不變時(shí)的直流電機(jī)開環(huán)外特性的測(cè)定①按接線圖分別將主回路和控制回路接好線。DJK02-1上的移相控制電壓Uct由DJK04上的“給定”輸出Ug直接接入，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH，將給定的輸出調(diào)到零。②先閉合勵(lì)磁電源開關(guān)，按下DJK01“電源控制屏”啟動(dòng)按鈕，使主電路輸出三相交流電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)慢慢啟動(dòng)并使轉(zhuǎn)速n達(dá)到1200rpm。③改變負(fù)載電阻R的阻值，使電機(jī)的電樞電流從Ied直至空載。即可測(cè)出在Uct不變時(shí)的直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)外特性n=f(Id)，測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)下表：n（rpm）Id（A）(3)Ud不變時(shí)直流電機(jī)開環(huán)外特性的測(cè)定①控制電壓Uct由DJK04的“給定”Ug直接接入，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH,將給定的輸出調(diào)到零。②按下DJK01“電源控制屏”啟動(dòng)按鈕，然后從零開始逐漸增加給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并達(dá)到1200rpm。③改變負(fù)載電阻R，使電機(jī)的電樞電流從Ied直至空載。用電壓表監(jiān)視三相全控整流輸出的直流電壓Ud,保持Ud不變(通過不斷的調(diào)節(jié)DJK04上“給定”電壓Ug來實(shí)現(xiàn))，測(cè)出在Ud不變時(shí)直流電動(dòng)機(jī)的開環(huán)外特性n=f(Id)，并記錄于下表：n（rpm）Id（A）(4)基本單元部件調(diào)試①移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定直接將DJK04“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R，用示波器觀察Ud的波形。當(dāng)給定電壓Ug由零調(diào)大時(shí)，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值Ug＇時(shí)，Ud的波形會(huì)出現(xiàn)缺相現(xiàn)象，這時(shí)Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓最大允許值為Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0～Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。②調(diào)節(jié)器的調(diào)整A、調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻40K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P(比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。B、正負(fù)限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47μF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使速度調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax。把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47μF接入“8”、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當(dāng)加正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax。C、電流反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當(dāng)Ud=220V時(shí)，減小負(fù)載的阻值，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1，使得負(fù)載電流Id=l.3A時(shí)，“2”端If的的電流反饋電壓Ufi=6V，這時(shí)的電流反饋系數(shù)β=Ufi/Id=4.615V/AD、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，Ld用DJK02上的200mH，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，從零逐漸增加給定，使電機(jī)提速到n=150Orpm時(shí)，調(diào)節(jié)“速度變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得該轉(zhuǎn)速時(shí)反饋電壓Ufn=-6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(5)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)①按圖1-1接線，在本實(shí)驗(yàn)中，DJK04的“給定”電壓Ug為負(fù)給定，轉(zhuǎn)速反饋為正電壓，將“速度調(diào)節(jié)器”接成P（比例）調(diào)節(jié)器或PI（比例積分）調(diào)節(jié)器。直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH，給定輸出調(diào)到零。②直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm。③由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載R，測(cè)出電動(dòng)機(jī)的電樞電流Id，和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，直至Id=Ied，即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(Id)。n（rpm）Id（A）(6)電流單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)①按圖1-2接線，在本實(shí)驗(yàn)中，給定Ug為負(fù)給定，電流反饋為正電壓，將“電流調(diào)節(jié)器”接成比例（P）調(diào)節(jié)器或PI（比例積分）調(diào)節(jié)器。直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH，將給定輸出調(diào)到零。②直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm。③由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載R，測(cè)定相應(yīng)的Id和n，直至電動(dòng)機(jī)Id=Ied，即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(Id)。n（rpm）Id（A）實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出Uct不變時(shí)直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出Ud不變時(shí)直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出電流單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性。(5)比較以上各種機(jī)械特性，并做出解釋。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個(gè)問題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，而不發(fā)生意外。(2)電機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)先加上電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁，才能使電機(jī)啟動(dòng)。在啟動(dòng)前必須將移相控制電壓調(diào)到零，使整流輸出電壓為零，這時(shí)才可以逐漸加大給定電壓，不能在開環(huán)或速度閉環(huán)時(shí)突加給定，否則會(huì)引起過大的啟動(dòng)電流，使過流保護(hù)動(dòng)作，告警，跳閘。(3)通電實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先用電阻作為整流橋的負(fù)載，待確定電路能正常工作后，再換成電動(dòng)機(jī)作為負(fù)載。(4)在連接反饋信號(hào)時(shí)，給定信號(hào)的極性必須與反饋信號(hào)的極性相反，確保為負(fù)反饋，否則會(huì)造成失控。(5)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流不要超過額定值使用，轉(zhuǎn)速也不要超過1.2倍的額定值。以免影響電機(jī)的使用壽命，或發(fā)生意外。(6)DJK04與DJK02-1不共地，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)須短接DJK04與DJK02-1的地。思考題(l)P調(diào)節(jié)器和PI調(diào)節(jié)器在直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用有什么不同?(2)實(shí)驗(yàn)中，如何確定轉(zhuǎn)速反饋的極性并把轉(zhuǎn)速反饋正確地接入系統(tǒng)中?調(diào)節(jié)什么元件能改變轉(zhuǎn)速反饋的強(qiáng)度?(3)改變“電流調(diào)節(jié)器”及“速度調(diào)節(jié)器”的電阻、電容參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)有什么影響？實(shí)驗(yàn)二雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解閉環(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)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。(3)研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理許多生產(chǎn)機(jī)械，由于加工和運(yùn)行的要求，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的過渡過程中，因此起動(dòng)和制動(dòng)過程的時(shí)間在很大程度上決定了生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)效率。為縮短這一部分時(shí)間，僅采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其性能還不很令人滿意。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由電流和轉(zhuǎn)速兩個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能（兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器），由于調(diào)整系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故將轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可以抑制電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理框圖組成如下：啟動(dòng)時(shí)，加入給定電壓Ug，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”即以飽和限幅值輸出，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大啟動(dòng)電流加速啟動(dòng)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速(即Ug=Ufn)，并在出現(xiàn)超調(diào)后，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運(yùn)行。系統(tǒng)工作時(shí)，要先給電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，改變給定電壓Ug的大小即可方便地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?！半娏髡{(diào)節(jié)器”、“速度調(diào)節(jié)器”均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)，“速度調(diào)節(jié)器”的輸出作為“電流調(diào)節(jié)器”的給定，利用“速度調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的?！半娏髡{(diào)節(jié)器”的輸出作為“觸發(fā)電路”的控制電壓Uct，利用“電流調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達(dá)到限制αmax的目的。圖2-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖實(shí)驗(yàn)所需掛件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊2DJK02晶閘管主電路3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放”等幾個(gè)模塊4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)I該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護(hù)”等幾個(gè)模塊5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌﹑光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10示波器TDS21011萬用表MF47四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試①打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。②將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。③用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和DJK02-1“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動(dòng)“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=120°。⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則①先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。②先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋后，才可組成閉環(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)試轉(zhuǎn)速外環(huán)。④先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動(dòng)態(tài)指標(biāo)。(3)控制單元調(diào)試①移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定直接將DJK04給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“正橋三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零（對(duì)DZSZ-1，將輸出電壓調(diào)至最小位置，當(dāng)啟動(dòng)后，再將輸出線電壓調(diào)到200V）。按下啟動(dòng)按鈕，給定電壓Ug由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值Ug＇時(shí)，Ud的波形會(huì)出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時(shí)Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0～Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按停止按鈕切斷電源，結(jié)束步驟。②調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P(比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3③調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47μF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47μF接入“8”、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當(dāng)加正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2④電流反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當(dāng)Ud=220V時(shí)，減小負(fù)載的阻值，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1，使得負(fù)載電流Id=l.3A時(shí)，“2”端If的的電流反饋電壓Ufi=6V，這時(shí)的電流反饋系數(shù)β=Ufi/Id=4.615V/A⑤轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，Ld用DJK02上的200mH，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，從零逐漸增加給定，使電機(jī)提速到n=150Orpm時(shí)，調(diào)節(jié)“速度變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得該轉(zhuǎn)速時(shí)反饋電壓Ufn=-6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(4)開環(huán)外特性的測(cè)定①DJK02-1控制電壓Uct由DJK04上的給定輸出Ug直接接入，“三相全控整流”電路接電動(dòng)機(jī)，d用DJK02上的200mH，L直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。②按下啟動(dòng)按鈕，先接通勵(lì)磁電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電機(jī)啟動(dòng)升速，調(diào)節(jié)Ug和R使電動(dòng)機(jī)電流Id=Ied，轉(zhuǎn)速到達(dá)1200rpm。③增大負(fù)載電阻R阻值（即減小負(fù)載），可測(cè)出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），記錄于下表中：n（rpm）Id（A）將給定退到零，斷開勵(lì)磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。(5)系統(tǒng)靜特性測(cè)試①按圖2-1接線，DJK04的給定電壓Ug輸出為正給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為負(fù)電壓，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上的200mH，負(fù)載電阻放在最大值，給定的輸出調(diào)到零。將速度調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器都接成P（比例）調(diào)節(jié)器后，接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，增加給定，觀察系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)的接線正確無誤后，將“速度調(diào)節(jié)器”，“電流調(diào)節(jié)器”均恢復(fù)成PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。②機(jī)械特性n=f(Id)的測(cè)定A、發(fā)電機(jī)先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm，然后接入發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻R，逐漸改變負(fù)載電阻，直至Id=Ied，即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(Id)，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）B、降低Ug，再測(cè)試n=800rpm時(shí)的靜態(tài)特性曲線，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）C、閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f(Ug)的測(cè)定調(diào)節(jié)Ug及R，使Id=Ied、n=l200rpm，逐漸降低Ug，記錄Ug和n，即可測(cè)出閉環(huán)控制特性n=f(Ug)。n（rpm）Ug（V）(6)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察用慢掃描示波器觀察動(dòng)態(tài)波形。在不同的系統(tǒng)參數(shù)下(“速度調(diào)節(jié)器”的增益和積分電容、“電流調(diào)節(jié)器”的增益和積分電容、“速度變換”的濾波電容)，用示波器觀察、記錄下列動(dòng)態(tài)波形:①突加給定Ug，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電樞電流Id(“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端)波形和轉(zhuǎn)速n(“速度變換”的“3”端②突加額定負(fù)載(20%Ied～100%Ied)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。③突降負(fù)載(100%Ied～20%Ied)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出閉環(huán)控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出兩種轉(zhuǎn)速時(shí)的閉環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)，計(jì)算靜差率，并與閉環(huán)機(jī)械特性進(jìn)行比較。(4)分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形，討論系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能的影響。六、注意事項(xiàng)(1)參見本教材實(shí)驗(yàn)三的注意事項(xiàng)。(2)在記錄動(dòng)態(tài)波形時(shí)，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性較為理想的調(diào)節(jié)器參數(shù)，再用數(shù)字存儲(chǔ)示波器或記憶示波器記錄動(dòng)態(tài)波形。七、思考題(1)為什么雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中使用的調(diào)節(jié)器均為PI調(diào)節(jié)器?(2)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的極性如果接反會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象?(3)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變?哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化?實(shí)驗(yàn)三邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解、熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。(2)掌握各控制單元的原理、作用及調(diào)試方法。(3)掌握邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。(4)了解邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。二、實(shí)驗(yàn)線路及原理在此之前的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，用一組晶閘管對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，只適用于不可逆運(yùn)行。而在某些場(chǎng)合中，既要求電動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn)，同時(shí)也能反轉(zhuǎn)，并要求在減速時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，加快制動(dòng)時(shí)間。要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向有以下方法，一是改變電動(dòng)機(jī)電樞電流的方向，二是改變勵(lì)磁電流的方向。由于電樞回路的電感量比勵(lì)磁回路的要小，使得電樞回路有較小的時(shí)間常數(shù)?？蓾M足某些設(shè)備對(duì)頻繁起動(dòng)，快速制動(dòng)的要求。本實(shí)驗(yàn)的主回路由正橋及反橋反向并聯(lián)組成，并通過邏輯控制來控制正橋和反橋的工作與關(guān)閉，并保證在同一時(shí)刻只有一組橋路工作,另一組橋路不工作，這樣就沒有環(huán)流產(chǎn)生。由于沒有環(huán)流,主回路不需要再設(shè)置平衡電抗器，但為了限制整流電壓幅值的脈動(dòng)和盡量使整流電流連續(xù)，仍然保留了平波電抗器。該控制系統(tǒng)主要由“速度調(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”、“反號(hào)器”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”、“零電平檢測(cè)”、“邏輯控制”、“速度變換”等環(huán)節(jié)組成。其系統(tǒng)原理框圖如圖5-10所示。正向啟動(dòng)時(shí)，給定電壓Ug為正電壓，“邏輯控制”的輸出端Ulf為“0”態(tài)，Ulr為“1”態(tài)，即正橋觸發(fā)脈沖開通，反橋觸發(fā)脈沖封鎖，主回路“正橋三相全控整流當(dāng)Ug反向，整流裝置進(jìn)入本橋逆變狀態(tài)，而Ulf、Ulr不變，當(dāng)主回路電流減小并過零后，Ulf、Ulr輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換，Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，即進(jìn)入它橋制動(dòng)狀態(tài)，使電機(jī)降速至設(shè)定的轉(zhuǎn)速后再切換成反向電動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)反向運(yùn)行時(shí)，Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，主電路“反橋三相全控整流“邏輯控制”的輸出取決于電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，正向運(yùn)轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變及反轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變狀態(tài)，Ulf為“0”態(tài)，Ulr為“1”態(tài)，保證了正橋工作，反橋封鎖；反向運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)制動(dòng)本橋逆變，正轉(zhuǎn)制動(dòng)它橋逆變階段，則Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，正橋被封鎖，反橋觸發(fā)工作。由于“邏輯控制”的作用，在邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)中保證了任何情況下兩整流橋不會(huì)同時(shí)觸發(fā)，一組觸發(fā)工作時(shí)，另一組被封鎖，因此系統(tǒng)工作過程中既無直流環(huán)流也無脈動(dòng)環(huán)流。圖3-1邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖三、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊2DJK02晶閘管主電路3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放”等幾個(gè)模塊4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)I該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護(hù)”等幾個(gè)模塊5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌﹑光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10示波器TDS21011萬用表MF47四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試①打開DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。②將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。③用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和DJK02-1“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動(dòng)“觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。④觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。⑤將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使α=170°。⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正、反橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正、反橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，分別將DJK02正橋和反橋觸發(fā)脈沖的六個(gè)開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6和反橋VT1'～VT6'的晶閘管的門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2)邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則①先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。②先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋后才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。③先雙閉環(huán)、后邏輯無環(huán)流，即先使正反橋的雙閉環(huán)正常工作，然后再組成邏輯無環(huán)流。④先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。(3)控制單元調(diào)試①移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定直接將DJK04給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“正橋三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，給定電壓Ug由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值Ug＇時(shí)，Ud的波形會(huì)出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時(shí)Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0～Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表中：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。②調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P(比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器的“11”③調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47μF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47μF接入“8”、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當(dāng)加正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2④“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出有下列要求:電機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出UM為“1”電機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出UM為“0”將給定輸出端接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，同時(shí)在輸入端接上萬用表以監(jiān)視輸入電壓的大小，示波器探頭接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出端，觀察其輸出高、低電平的變化。“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入輸出特性應(yīng)滿足圖3-2a所示要求，其中Usr1=-0.25V(a)轉(zhuǎn)矩極性檢測(cè)(b)零電平檢測(cè)圖3-2轉(zhuǎn)矩極性鑒別及零電平檢測(cè)輸入輸出特性⑤“零電平檢測(cè)”的調(diào)試其輸出應(yīng)有下列要求:主回路電流接近零，輸出UI為“1”態(tài)。主回路有電流，輸出UI為“0”態(tài)。其調(diào)整方法與“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)整方法相同，輸入輸出特性應(yīng)滿足圖3-11b所示要求，其中Usr1=0.2V，Usr2=0.6V。⑥“反號(hào)器”的調(diào)試A、調(diào)零（在出廠前反號(hào)器已調(diào)零，如果零漂比較大的話，用戶可自行將掛件打開調(diào)零），將反號(hào)器輸入端“1”接地，用萬用表的毫伏檔測(cè)量“2”端，觀察輸出是否為零，如果不為零，則調(diào)節(jié)線路板上的電位器使之為最小值。B、測(cè)定輸入輸出的比例，將反號(hào)器輸入端“1”接“給定”，調(diào)節(jié)“給定”輸出為5V電壓，用萬用表測(cè)量“2”端，輸出是否等于-5V電壓，如果兩者不等，則通過調(diào)節(jié)RP1使輸出等于負(fù)的輸入。再調(diào)節(jié)“給定”電壓使輸出為-5V電壓，觀測(cè)反號(hào)器輸出是否為5V。⑦“邏輯控制”的調(diào)試測(cè)試邏輯功能，列出真值表，真值表應(yīng)符合下表：輸入U(xiǎn)M110001UI100100輸出UZ（Uｌｆ）000111UF（Uｌｒ）111000調(diào)試方法：A、首先將“零電平檢測(cè)”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”調(diào)節(jié)到位，符合其特性曲線。給定接“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um。“零電平檢測(cè)”的輸出端接“邏輯控制”的UI,輸入端接地。B、將給定的RP1、RP2電位器順時(shí)針轉(zhuǎn)到底，將S2打到運(yùn)行側(cè)。C、將S1打到正給定側(cè)，用萬用表測(cè)量“邏輯控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端輸出應(yīng)為高電平，“4”、“7”端輸出應(yīng)為低電平，此時(shí)將DJK04中給定部分S1開關(guān)從正給定打到負(fù)給定側(cè)，則“3”、“6”D、將“零電平檢測(cè)”的輸入端接高電平，此時(shí)將DJK04中給定部分S1開關(guān)來回扳動(dòng)，“邏輯控制”的輸出應(yīng)無變化。⑧轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α和電流反饋系數(shù)β的整定直接將給定電壓Ug接入DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋接電阻負(fù)載，測(cè)量負(fù)載電流和電流反饋電壓，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1，使得負(fù)載電流Id=l.3A時(shí)，“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端電流反饋電壓Ufi=6V，這時(shí)的電流反饋系數(shù)β=Ufi/Id=4.615V/A直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)作負(fù)載，測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋電壓值，調(diào)節(jié)“速度變換”上的轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得n=150Orpm時(shí)，轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn=-6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(3)系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)圖3-1接線，組成邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先將控制電路接成開環(huán)（即DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04的“給定”直接提供），要注意的是Ulf,Ulr不可同時(shí)接地，由于正橋和反橋是首尾相連，當(dāng)加上給定電壓時(shí)會(huì)使正橋和反橋的整流電路同時(shí)開始工作，后果是兩個(gè)整流電路直接發(fā)生短路，電流迅速增大，要么DJK04上的過流保護(hù)報(bào)警跳閘，要么燒毀保護(hù)晶閘管的保險(xiǎn)絲，甚至還有可能會(huì)燒壞晶閘管。所以較好的方法是正橋和反橋分別進(jìn)行測(cè)試。先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的“給定”值，使電機(jī)開始提速，觀測(cè)“三相全控整流”的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右（這段時(shí)間一定要短，以防止電機(jī)轉(zhuǎn)速過高）。然后DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣慢慢增加DJK04的給定電壓值，使電機(jī)開始提速，觀測(cè)整流橋的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右。開環(huán)測(cè)試好后，開始測(cè)試雙閉環(huán)（與前面的原因一樣，Ulf,Ulr不可同時(shí)接地）。DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04“電流調(diào)節(jié)器”的“10”端提供，先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的給定電壓值，觀測(cè)電機(jī)是否受控制（速度隨給定的電壓變化而變化）。正橋測(cè)試好，再測(cè)試反橋，DJK02-1的Ulr接地，Ulf(4)機(jī)械特性n=f(Id)的測(cè)定當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，改變給定電壓，測(cè)出并記錄當(dāng)n分別為1200rpm、800rpm時(shí)的正、反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n=f(Id)，方法與雙閉環(huán)實(shí)驗(yàn)相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將發(fā)電機(jī)的負(fù)載R逐漸增加（減小電阻R的阻值），使電動(dòng)機(jī)負(fù)載從輕載增加到直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載Id=1.1A。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：正轉(zhuǎn)：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）反轉(zhuǎn)：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）(5)閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測(cè)定從正轉(zhuǎn)開始逐步增加正給定電壓，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)n（rpm）Ug（V）從反轉(zhuǎn)開始逐步增加負(fù)給定電壓，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)n（rpm）Ug（V）(6)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形的觀察用雙蹤慢掃描示波器觀察電動(dòng)機(jī)電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)波形，兩個(gè)探頭分別接至“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端和“速度變換”的“3”端。①給定值階躍變化(正向啟動(dòng)→正向停車→反向啟動(dòng)→反向切換到正向→正向切換到反向→反向停車)時(shí)的Id、n的動(dòng)態(tài)波形。②改變電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)，觀察動(dòng)態(tài)波形的變化。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出兩種轉(zhuǎn)速時(shí)的正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)，并計(jì)算靜差率。(3)分析速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程的影響。(4)分析電機(jī)從正轉(zhuǎn)切換到反轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)經(jīng)歷的工作狀態(tài)，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換情況。六、注意事項(xiàng)(1)參見本教材實(shí)驗(yàn)二～五的注意事項(xiàng)。(2)在記錄動(dòng)態(tài)波形時(shí)，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性較為理想的調(diào)節(jié)器參數(shù)，再用數(shù)字儲(chǔ)存式示波器記錄動(dòng)態(tài)波形。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保證“邏輯控制”工作邏輯正確后才能使系統(tǒng)正反向切換運(yùn)行。七、思考題(1)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)對(duì)邏輯控制有何要求?(2)思考邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中“推β”環(huán)節(jié)的組成原理和作用如何?實(shí)驗(yàn)四雙閉環(huán)控制可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)（H橋）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的組成、工作原理及各單元的工作原理。(2)掌握雙閉環(huán)可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。(3)測(cè)定雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。二、實(shí)驗(yàn)原理圖4-1雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖速度給定信號(hào)G，速度調(diào)節(jié)器ASR，電流調(diào)節(jié)器ACR，控制PWM信號(hào)產(chǎn)生裝置UPM，DLD單元把一組PWM波形分成兩組相差180°的PWM波，并產(chǎn)生一定的死區(qū)，用于控制兩組臂；GD的作用是形成四組隔離的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖；PWM為功率放大電路，直接給電動(dòng)機(jī)M供電；DZS是零速封鎖單元；FA限制主電路瞬時(shí)電流，過流時(shí)封鎖DLD單元輸出；電流反饋調(diào)節(jié)單元CFR；速度反饋調(diào)節(jié)SFR。三、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊2DJK08可調(diào)電阻電容箱3DJK09單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載提供直流電源4DJK17雙閉環(huán)H橋DC/DC變換直流調(diào)速系統(tǒng)5DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌﹑光碼盤測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”6DJ13-1直流發(fā)電機(jī)7DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)8D42可調(diào)電阻9示波器TDS21010萬用表MF47四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)系統(tǒng)單元調(diào)試①速度調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR)的調(diào)零把調(diào)節(jié)器的輸入端1、2、3全部接地，4、5之間接50K電阻，調(diào)節(jié)電位器RP3，使輸出端7絕對(duì)值小于1mv。②速度調(diào)節(jié)器(ASR)和電流調(diào)節(jié)器(ACR)的輸出限幅值的整定在調(diào)節(jié)器的3個(gè)輸入中的其中任一個(gè)輸入接給定，在4、5之間接50K電阻、1uF電容，調(diào)節(jié)給定電位器，使調(diào)節(jié)器的輸入為-1V，調(diào)節(jié)電位器RP1，使調(diào)節(jié)器的輸出7為+4V（輸出正限幅值）；同樣把給定調(diào)節(jié)為+1V，調(diào)節(jié)RP2，把負(fù)限幅值調(diào)節(jié)為-4V。③零速度封鎖器（DZS）觀測(cè)首先把零速封鎖器的輸入懸空，開關(guān)S1撥至“封鎖”狀態(tài)，輸出接速度或者電流調(diào)節(jié)器的零速封鎖端6，無論調(diào)節(jié)器的輸入如何調(diào)節(jié)，輸出7始終為零。把面板上的給定輸出接至零速封鎖單元其中一路，另一路懸空，增大給定，測(cè)量零速封鎖單元輸出端3：給定的絕對(duì)值大于0.26V左右時(shí)，封鎖端3輸出-15V；減小給定，給定的絕對(duì)值小于0.17V左右時(shí)，封鎖端3輸出+15V。把給定加到另一路進(jìn)行同樣的操作。(2)脈寬發(fā)生單元的整定和觀測(cè)把電機(jī)、直流電源等接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)，脈寬發(fā)生單元的輸入懸空或者接地，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器，使電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)（若要達(dá)到更好的閉環(huán)效果，調(diào)節(jié)偏移電壓電位器使通過電樞的直流電流低于0.02mA）用雙蹤示波器觀測(cè)脈寬發(fā)生單元的測(cè)試點(diǎn)1、2和3、4的波形，此時(shí)的1、2（3、4）的占空比接近相同（占空比為50%左右）。觀測(cè)同一組橋臂（1、2或者3、4）之間的死區(qū)。(3)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器（SFR）、電流反饋調(diào)節(jié)器（CFR）的整定：把電機(jī)、220V直流電源接入系統(tǒng)，系統(tǒng)接成開環(huán)。把正給定接入脈寬發(fā)生單元，調(diào)節(jié)給定，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1600rpm，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋調(diào)節(jié)器中的RP1，使輸出3的電壓為-4V。加大負(fù)載，使電機(jī)的電樞電流穩(wěn)定在1.2A，調(diào)節(jié)電流反饋調(diào)節(jié)器，使電流反饋調(diào)節(jié)器輸出3的電壓為+4V。(4)開環(huán)機(jī)械特性測(cè)試：把電機(jī)、直流電源，接入系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)加額定勵(lì)磁。緩慢增加給定電壓Ug,使電機(jī)升速,調(diào)節(jié)給定電壓Ug和負(fù)載Rg使電動(dòng)機(jī)(DJ15)的電樞電流Id=1.1A,轉(zhuǎn)速達(dá)到1200rpm。在測(cè)試過程中逐步增大負(fù)載電阻Rg的阻值（即減小負(fù)載）就可測(cè)出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），將其記入下表：n（rpm）Id（A）然后將電機(jī)反轉(zhuǎn)，增加給定Ug（負(fù)給定）使電機(jī)反向升速，調(diào)節(jié)給定電壓Ug和負(fù)載Rg使電動(dòng)機(jī)(DJ15)的電樞電流Id=1.1A,轉(zhuǎn)速分別達(dá)到-1200rpm。在測(cè)試過程中逐步增大負(fù)載電阻Rg的阻值（即減小負(fù)載）就可測(cè)出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），將其記入下表：n（rpm）Id（A）(5)閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)試及閉環(huán)靜特性測(cè)定①機(jī)械特性n=f（Id）的測(cè)定直流電壓輸入為300V的情況下，發(fā)電機(jī)輸出首先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近1200rpm，然后在發(fā)電機(jī)的電樞繞組接入負(fù)載電阻Rg，逐漸增大電動(dòng)機(jī)負(fù)載（即減小負(fù)載的電阻值），直至電動(dòng)機(jī)的電樞電流Id=1.1A，即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性，測(cè)定n=f（Id）并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，重復(fù)上述的步驟：n（rpm）Id（A）再降低給定電壓Ug，再測(cè)試800rpm的靜態(tài)特性曲線，記錄于表3-36中：n（rpm）Id（A）改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向，重復(fù)上述的步驟：n（rpm）Id（A）②閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f（Ug）的測(cè)定調(diào)節(jié)Ug及R，使I=Ied，n=1200rpm，逐漸降低Ug，直至Ug=0V，在變換的過程中記錄Ug和n，即可測(cè)出控制特性n=f（Ug）n（rpm）Ug（V）將電機(jī)反轉(zhuǎn)，I=Ied，n=1200rpmn（rpm）Ug（V）調(diào)節(jié)Ug及R，使Id=0.5Ied，n=1200rpm，逐漸降低Ug，直至Ug=0V，在變換過程中記錄Ug和n，即可測(cè)出閉環(huán)控制特性n=f(Ug)n（rpm）Ug（V）將電機(jī)反轉(zhuǎn)，Id=0.5Ied，n=1200rpmn（rpm）Ug（V）④動(dòng)態(tài)波形觀察：給定值階躍變化：正向啟動(dòng)—正向停車，反向啟動(dòng)—反向停車，正轉(zhuǎn)直接切換到反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)直接切換到正轉(zhuǎn)。用示波器觀測(cè)n=f(t)，Id=f(t)的波形。電動(dòng)機(jī)分別穩(wěn)定運(yùn)行于正、負(fù)n=1200rpm，突加、突減負(fù)載（20%IN和100%IN）時(shí)n=f(t)，Id=f(t)的波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)按照實(shí)驗(yàn)方法記錄的波形描述導(dǎo)通臂與關(guān)斷臂切斷狀態(tài)時(shí)的控制邏輯原則。(2)畫出上述實(shí)驗(yàn)中記錄的各工作特性曲線n=f（Id），并比較它們的靜差率。(3)畫出閉環(huán)控制特性曲線n=f（Ug）。六、注意事項(xiàng)(1)要注意先后順序，通電時(shí)的先打開實(shí)驗(yàn)箱的電源，再加高壓直流電源；斷電的時(shí)候先切斷高壓直流電源，再關(guān)斷實(shí)驗(yàn)箱電源。(2)在送高壓電源之前，先把給定調(diào)至最低。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)候需要注意電機(jī)的額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，不能超過以免出現(xiàn)電機(jī)損壞。七、思考題(1)正反轉(zhuǎn)有什么不同？(2)脈寬調(diào)速系統(tǒng)和晶閘管移相控制的調(diào)速系統(tǒng)相比，調(diào)試過程有什么異同？(3)脈寬調(diào)速系統(tǒng)和晶閘管移相控制的調(diào)速系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)五三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握SPWM的調(diào)速基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。(2)掌握馬鞍波變頻的調(diào)速基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。(3)掌握SVPWM的調(diào)速基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理異步電機(jī)轉(zhuǎn)速基本公式為：其中n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，f為電源頻率，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，s為電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。當(dāng)轉(zhuǎn)差率固定在最佳值時(shí)，改變f即可改變轉(zhuǎn)速n。為使電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行在額定磁通，改變頻率的同時(shí)必須成比例地改變輸出電壓的基波幅值。這就是所謂的VVVF（變壓變頻）控制。工頻50Hz的交流電源經(jīng)整流后可以得到一個(gè)直流電壓源。對(duì)直流電壓進(jìn)行PWM逆變控制，使變頻器輸出PWM波形中的基波為預(yù)先設(shè)定的電壓/頻率比曲線所規(guī)定的電壓頻率數(shù)值。因此，這個(gè)PWM的調(diào)制方法是其中的關(guān)鍵技術(shù)。目前常用的變頻器調(diào)制方法有SPWM，馬鞍波PWM，和空間電壓矢量PWM等方式。（1）SPWM變頻調(diào)速方式：正弦波脈寬調(diào)制法（SPWM）是最常用的一種調(diào)制方法，SPWM信號(hào)是通過用三角載波信號(hào)和正弦信號(hào)相比較的方法產(chǎn)生，當(dāng)改變正弦參考信號(hào)的幅值時(shí)，脈寬隨之改變，從而改變了主回路輸出電壓的大小。當(dāng)改變正弦參考信號(hào)的頻率時(shí)，輸出電壓的頻率即隨之改變。在變頻器中，輸出電壓的調(diào)整和輸出頻率的改變是同步協(xié)調(diào)完成的，這稱為VVVF（變壓變頻）控制。SPWM調(diào)制方式的特點(diǎn)是半個(gè)周期內(nèi)脈沖中心線等距、脈沖等幅，調(diào)節(jié)脈沖的寬度，使各脈沖面積之和與正弦波下的面積成正比例，因此，其調(diào)制波形接近于正弦波。在實(shí)際運(yùn)用中對(duì)于三相逆變器，是由一個(gè)三相正弦波發(fā)生器產(chǎn)生三相參考信號(hào)，與一個(gè)公用的三角載波信號(hào)相比較，而產(chǎn)生三相調(diào)制波。如圖4-1所示。圖5-1正弦波脈寬調(diào)制法（2）馬鞍波PWM變頻調(diào)速方式前面已經(jīng)說過，SPWM信號(hào)是由正弦波與三角載波信號(hào)相比較而產(chǎn)生的，正弦波幅值與三角波幅值之比為m，稱為調(diào)制比。正弦波脈寬調(diào)制的主要優(yōu)點(diǎn)是：逆變器輸出線電壓與調(diào)制比m成線性關(guān)系，有利于精確控制，諧波含量小。但是在一般情況下，要求調(diào)制比m<1。當(dāng)m>1時(shí)，正弦波脈寬調(diào)制波中出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，不但輸出電壓與頻率失去所要求的配合關(guān)系，而且輸出電壓中諧波分量增大，特別是較低次諧波分量較大，對(duì)電機(jī)運(yùn)行不利。另外可以證明，如果m<1，逆變器輸出的線電壓中基波分量的幅值，只有逆變輸入的電網(wǎng)電壓幅值的0.866倍，這就使得采用SPWM逆變器不能充分利用直流母線電壓。為解決這個(gè)問題，可以在正弦參考信號(hào)上疊加適當(dāng)?shù)娜沃C波分量，如圖5-2所示。圖中：ｕ＝ｕｒ1＋ｕｒ3＝sinωt＋1/6sin3ωt圖5-2馬鞍波的形成合成后的波形似馬鞍形，所以稱為馬鞍波PWM。采用馬鞍波調(diào)制，使參考信號(hào)的最大值減小，但參考波形的基波分量的幅值可以進(jìn)一步提高。即可使m>1，從而可以在高次諧波信號(hào)分量不增加的條件下，增加其基波分量的值，克服SPWM的不足。目前這種變頻方式在家用電器上應(yīng)用廣泛，如變頻空調(diào)等。（3）空間電壓矢量PWM變頻調(diào)速方式對(duì)三相逆變器，根據(jù)三路開關(guān)的狀態(tài)可以生成六個(gè)互差60°的非零電壓矢量V1—V6，以及零矢量V0，V7，矢量分布如圖5-3所示。當(dāng)開關(guān)狀態(tài)為（000）或（111）時(shí)，即生成零矢量，這時(shí)逆變器上半橋或下半橋功率器件全部導(dǎo)通，因此輸出線電壓為零。圖5-3空間電壓矢量的分布由于電機(jī)磁鏈?zhǔn)噶渴强臻g電壓矢量的時(shí)間積分，因此控制電壓矢量就可以控制磁鏈的軌跡和速率。在電壓矢量的作用下，磁鏈軌跡越是接近圓，電機(jī)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小，運(yùn)行性能越好。為了比較方便地演示空間電壓矢量PWM控制方式的本質(zhì)，我們采用了最簡單的六邊形磁鏈軌跡。盡管如此，其效果仍優(yōu)于SPWM方法。三、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊2DJK13三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制3DJ24三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)4雙蹤示波器TDS210四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)(2)馬鞍波變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)(3)空間電壓矢量（SVPWM）變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)(4)不同的變頻模式下磁通軌跡觀測(cè)實(shí)驗(yàn)(5)接通掛件電源，關(guān)閉電機(jī)開關(guān)，調(diào)制方式設(shè)定在SPWM方式下（將控制部分S、V、P的三個(gè)端子都懸空），然后開啟電源開關(guān)。(6)點(diǎn)動(dòng)“增速”按鍵，將頻率設(shè)定在0.5Hz，在SPWM部分觀測(cè)三相正弦波信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“2、3、4”），觀測(cè)三角載波信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“5”），三相SPWM調(diào)制信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“6、7、8”）；再點(diǎn)動(dòng)“轉(zhuǎn)向”按鍵，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，觀測(cè)上述各信號(hào)的相位關(guān)系變化。(7)逐步升高頻率，直至到達(dá)50Hz處，重復(fù)以上的步驟。(8)將頻率設(shè)置為0.5HZ～60HZ的范圍內(nèi)改變，在測(cè)試點(diǎn)“2、3、4”中觀測(cè)正弦波信號(hào)的頻率和幅值的關(guān)系。(9)接通掛件電源，關(guān)閉電機(jī)開關(guān)，并將調(diào)制方式設(shè)定在馬鞍波方式下（將控制部分V、P兩端用導(dǎo)線短接，S端懸空），然后打開電源開關(guān)。(10)點(diǎn)動(dòng)“增速”按鍵，將頻率設(shè)定在0.5Hz。用示波器觀測(cè)SPWM部分的三相正弦波信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“2、3、4”），三角載波信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“5”），三相SPWM調(diào)制信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“6、7、8”）；再點(diǎn)動(dòng)“(11)逐步升高頻率，直至50Hz處，重復(fù)以上的步驟。(12)將頻率設(shè)置為0.5Hz～60Hz的范圍內(nèi)改變，在測(cè)試點(diǎn)“2、3、4”(13)接通掛件電源，關(guān)閉電機(jī)開關(guān)，并將調(diào)制方式設(shè)定在空間電壓矢量方式下（將控制部分S、V兩端用導(dǎo)線短接，P端懸空），然后打開電源開關(guān)。(14)點(diǎn)動(dòng)“增速”按鍵，將頻率設(shè)定在0.5Hz，用示波器觀測(cè)SVPWM部分的三相矢量信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“10、11、12”），三角載波信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“14”），PWM信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“13”），三相SVPWM調(diào)制信號(hào)（在測(cè)試點(diǎn)“15、16、17”）；再點(diǎn)動(dòng)(15)逐步升高頻率，直至50Hz處，重復(fù)以上的步驟。(16)將頻率設(shè)置為0.5Hz～60Hz的范圍內(nèi)改變，在測(cè)試點(diǎn)“13”中觀測(cè)占空比與頻率的關(guān)系（在V/F(17)接通掛件電源，關(guān)閉電機(jī)開關(guān)，并將設(shè)定在SPWM方式下（將S、V、P三端子懸空），然后打開電源開關(guān)，將示波器的X、Y輸入端分別接磁通軌跡觀測(cè)的X、Y測(cè)試孔，并將示波器置于X-Y方式。點(diǎn)動(dòng)“增速”鍵將頻率設(shè)定在0.5Hz，觀察示波器中顯示的磁通形狀，再點(diǎn)動(dòng)“轉(zhuǎn)向”按鍵，改變轉(zhuǎn)向，觀察磁通軌跡的變化，再逐漸升高頻率，觀察磁通軌跡的變化。(18)設(shè)定在馬鞍波PWM方式（用導(dǎo)線短接V、P兩端子，S端懸空），重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)。(19)設(shè)定在電壓空間矢量控制方式（用導(dǎo)線短接S、V兩端子，P端懸空），重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告畫出在SPWM控制方式、馬鞍波控制方式、空間矢量控制方式下旋轉(zhuǎn)磁通的軌跡。六、注意事項(xiàng)(1)在頻率不等于零的時(shí)候，不允許打開電機(jī)開關(guān)，以免發(fā)生危險(xiǎn)。(2)切莫在電機(jī)運(yùn)行中堵轉(zhuǎn)，否則會(huì)導(dǎo)致無法修復(fù)的后果！七、思考題觀察在不同的模式下電機(jī)運(yùn)行狀況，并分析原因。實(shí)驗(yàn)六半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉典型開關(guān)電源主電路的結(jié)構(gòu)，元器件和工作原理。(2)了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理和常用的集成電路。(3)了解反饋控制對(duì)電源穩(wěn)壓性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理(1)半橋型開關(guān)直流穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)原理和各元器件均已畫在DJK19掛箱的面板上，并有相應(yīng)的輸入與輸出接口和必要的測(cè)試點(diǎn)。主電路的結(jié)構(gòu)框圖如6-1所示，原理線路如圖6-2所示：圖6-1線路結(jié)構(gòu)框圖圖6-2線路原理圖(2)逆變電路采用的電力電子器件為美國IR公司生產(chǎn)的全控型電力MOSFET管，其型號(hào)為IRFP450,主要參數(shù)為：額定電流16A,額定耐壓500V，通態(tài)電阻0.4Ω。兩只MOSFET管與兩只電容C1、C2組成一個(gè)逆變橋，在兩路PWM信號(hào)的控制下實(shí)現(xiàn)了逆變，將直流電壓變換為脈寬可調(diào)的交流電壓，并在橋臂兩端輸出開關(guān)頻率約為26KHz、占空比可調(diào)的矩形脈沖電壓。然后通過降壓、整流、濾波后獲得可調(diào)的直流電源電壓輸出。該電源在開環(huán)時(shí)，它的負(fù)載特性較差，只有加入反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制后，當(dāng)外加電源電壓或負(fù)載變化時(shí)，均能自動(dòng)控制PWM輸出信號(hào)的占空比，以維持電源的輸出直流電壓在一定的范圍內(nèi)保持不變，達(dá)到了穩(wěn)壓的效果。(3)控制與驅(qū)動(dòng)電路：控制電路以SG3525為核心構(gòu)成，SG3525為美國SiliconGeneral公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成電路，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能如圖6-3所示，它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案，其內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。調(diào)節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個(gè)幅度相等、頻率相等、相位相互錯(cuò)開180度、占空比可調(diào)的矩形波（即PWM信號(hào)）。它適用于各開關(guān)電源、斬波器的控制。詳細(xì)的工作原理與性能指標(biāo)可參閱相關(guān)的資料。圖6-3SG3525芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與所需的外部元件三、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊2DJK09單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載3DJK19半橋型開關(guān)電源4示波器TDS2105萬用表MF47四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)控制與驅(qū)動(dòng)電路的測(cè)試①開啟DJK19控制電路電源開關(guān)；②將SG3525的第一腳與第九腳短接（接通開關(guān)K）使系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，，并將10腳接地(將10腳與12腳相接)；③SG3525各引出腳信號(hào)的觀測(cè)：調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器，用示波器觀測(cè)各測(cè)試點(diǎn)信號(hào)的變化規(guī)律，然后調(diào)定在一個(gè)較典型的位置上，記錄各測(cè)試點(diǎn)的波形參數(shù)（包括波形類型、幅度A、頻率f和脈寬t）,并填入下表。SG3525引腳4511(A)14(B)1316波形類型幅值A(chǔ)(V)頻率f(Hz)占空比(%)脈寬t(ms)④用雙蹤示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀測(cè)11腳和14腳的輸出波形，調(diào)節(jié)PWM脈寬調(diào)節(jié)電位器，觀測(cè)兩路輸出的PWM信號(hào)，找出占空比隨Ur的變化規(guī)律，并測(cè)量兩路PWM信號(hào)之間的“死區(qū)”時(shí)間tdead=⑤用雙蹤示波器觀測(cè)加到兩只MOSFET管柵源之間的波形，記錄之，并與A、B兩端的波形作比較；同時(shí)判斷加到兩MOSFET管柵源之間的控制信號(hào)極性（即變壓器同名端的接法）是否正確。⑦先斷開10腳與12腳的連線,然后用導(dǎo)線連接16腳與10腳，觀測(cè)A、B兩端的輸出信號(hào)的變化，該有何結(jié)論？(2)主電路開環(huán)特性的測(cè)試①按面板上主電路的要求在逆變輸出端裝入220V15W的白熾燈，在直流輸出兩端接入負(fù)載電阻，并將主電路接至實(shí)驗(yàn)裝置50Hz某一相交流可調(diào)電壓（0－250V）的輸出端。②逐漸將輸入電壓Ui從0調(diào)到約50V左右，使白熾燈有一定的亮度。調(diào)節(jié)占空比，用示波器的一個(gè)探頭分別觀測(cè)兩只MOSFET管的柵源電壓和直流輸出電壓的波形。用雙蹤示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)觀測(cè)變壓器副邊及兩個(gè)二極管兩端的波形，改變脈寬，觀察這些波形的變化規(guī)律，并記錄：Ur(V)1.02.03.2占空比(%)UT2(V)UO(V)③將輸入交流電壓Ui調(diào)到200V，用示波器的一個(gè)探頭分別觀測(cè)逆變橋的輸出變壓器副邊和直流輸出的波形，記錄波形參數(shù)及直流輸出電壓U0中的紋波；Ur(V)1.02.03.2占空比(%)UT2(V)UO(V)紋波(V)④在直流電壓輸出側(cè)接入直流電壓表和電流表。在Ui=200V時(shí),在一定的脈寬下,作電源的負(fù)載特性測(cè)試，即調(diào)節(jié)可變電阻負(fù)載R，測(cè)定直流電源輸出端的伏安特性：Uo=f(I)；V(參考值為2.2V)令Ur=R(Ω)占空比(%)Uo(V)IO(A)⑤在一定的脈寬下，保持負(fù)載不變，使輸入電壓Ui在200V左右調(diào)節(jié)，測(cè)量直流輸出電壓Uo測(cè)定電源電壓變化對(duì)輸出的影響。Ui(V)100120140160180200220240250占空比(%)Uo(V)IO(A)⑥上述各實(shí)驗(yàn)步驟完畢后，將輸入電壓Ui調(diào)回零位。(3)主電路閉環(huán)特性測(cè)試①準(zhǔn)備工作：A、斷開控制與驅(qū)動(dòng)電路中的開關(guān)K；B、將主電路的反饋信號(hào)Uf接至控制電路的Uf端，使系統(tǒng)處于閉環(huán)控制狀態(tài)。②重復(fù)主電路開環(huán)特性測(cè)試的各實(shí)驗(yàn)步驟。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和記錄的波形；(2)分析開環(huán)與閉環(huán)時(shí)負(fù)載變化對(duì)直流電源輸出電壓的影響；(3)分析開環(huán)與閉環(huán)時(shí)電源電壓變化對(duì)直流電源輸出電壓的影響；(4)對(duì)半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源性能研究的總結(jié)與體會(huì)。六、注意事項(xiàng)雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)測(cè)量兩路信號(hào)，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將示波器兩個(gè)探頭的地線接于此處，兩個(gè)探頭的信號(hào)端接兩個(gè)被測(cè)信號(hào)。七、思考題(1)開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理是什么？有哪些電路結(jié)構(gòu)形式及主要元器件？(2)利用閉環(huán)控制達(dá)到穩(wěn)壓的原理是什么？(3)半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源與常用的由三端穩(wěn)壓塊構(gòu)成的穩(wěn)壓電源相比，有那些特點(diǎn)？(4)全橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)又該如何？與半橋型相比將有哪些特點(diǎn)？(5)為什么在主電路工作時(shí)，不能用示波器的雙蹤探頭同時(shí)對(duì)兩只管子?xùn)旁粗g的波形進(jìn)行觀測(cè)？實(shí)驗(yàn)七反激式電流控制開關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解單管反激式開關(guān)電源的主電路結(jié)構(gòu)、工作原理(2)測(cè)試工作波形，了解電流控制原理二、實(shí)驗(yàn)原理單管反激式開關(guān)電源原理電路如圖7-1所示圖7-1單管反激式開關(guān)電源原理圖交流輸入經(jīng)二極管整流后的直流電壓Udc經(jīng)變壓器初級(jí)繞加到功率三極管Q1之C極，同時(shí)經(jīng)電阻R9、R10加到Q1之b極使Q1開通。Udc電壓加到變壓器初級(jí)使磁通逐漸上升，初級(jí)電流也線性增大，變壓器反饋繞組3－4上的感應(yīng)電勢(shì)的極性使Q1的b-e之間正向偏置增大，使Q1完全飽和導(dǎo)通，這是一個(gè)正反饋?zhàn)约み^程。Q1飽和導(dǎo)通之后變壓器初級(jí)承受Udc電壓，變壓器磁路中的磁通Φ正比于Udc*t中的伏秒積分，t是Q1開通的時(shí)間長度。在變壓器磁通達(dá)到飽和值之前，Φ是線性增長，Q1中的電流是線性增長。為了保證Q1中的電流不超過其元件最大值，因此必須將此電流在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行切斷，這個(gè)電流峰值的控制由三極管Q2實(shí)現(xiàn)。當(dāng)R7中的電流大到一定允許值Q2導(dǎo)通，強(qiáng)迫將Q1之b極變?yōu)榱汶娖剑筈1關(guān)斷，而Q2的通斷受三極管Q4的通斷來控制；而Q4的通斷由三極管Q3和4N35中的三極管的導(dǎo)通情況來決定。Q3的通斷由來自電流反饋采樣電阻R7上的電壓來控制。當(dāng)R7上的電流大到一定值，使Q3的b-e極正偏加大，使Q3導(dǎo)通。本線路對(duì)5V直流輸出電壓有自動(dòng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)功能，當(dāng)負(fù)載減小5V輸出電壓增大時(shí)，輸出電壓的采樣電阻分壓后加到TL431的R端的電壓增大。由TL431的作用原理可知其C端電壓會(huì)自動(dòng)下降，結(jié)果造成4N35的二極管中電流增大，從而使4N35的三極管的等效內(nèi)阻減小，結(jié)果使Q4提前導(dǎo)通最終使Q1提前關(guān)斷，即負(fù)載減小時(shí)Q1的開通/關(guān)斷占空比減小，這從Q1-e極的波形可以明顯看到。當(dāng)輸入交流電壓減小，Udc下降時(shí)，Q1導(dǎo)通后變壓器中的磁通上升速率減小，結(jié)果Q1的開斷周期延長。開關(guān)頻率下降，例如從180VAC輸入時(shí)的62KHz下降到100V AC輸入時(shí)的44.8KHz。當(dāng)Q1中的電流被切斷之后，變壓器電感貯能釋放，磁通下降，變壓器副邊繞組的感應(yīng)電勢(shì)經(jīng)整流濾波后輸出。這就是一般反激式（Flyback）的原理。TL431的原理框圖如下：圖7-2TL431的原理圖C3R5D1R8為緩沖電路，減小Q1關(guān)斷時(shí)Q1管c-e極的電壓。三、實(shí)驗(yàn)所需掛件序號(hào)型號(hào)備注1DJK01電源控制屏控制屏包含“三相電源輸出”“勵(lì)磁電源”等幾個(gè)模塊。2DJK02晶閘管主電路該掛件包含“晶閘管”，以及“電感”等幾個(gè)模塊。3DJK03-1晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”模塊。4DJK06給定及實(shí)驗(yàn)器件該掛件包含“二極管”以及“開關(guān)”等幾個(gè)模塊。5D42三相可調(diào)電阻6雙蹤示波器TDS2107萬用表MF47四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1)系統(tǒng)接線：①將DJK09的交流調(diào)壓輸出接至DJK23的交流輸入端。②將DJK09上的兩個(gè)電阻并接成可調(diào)負(fù)載電阻。(2)波形觀察①接入DJK09單相自藕調(diào)壓器的220V交流電源，并開啟DJK01控制屏的電源開關(guān)。②調(diào)節(jié)DJK09的交流輸出為180V，并調(diào)節(jié)DJK09上的負(fù)載電阻，使DJK23上5V直流輸出的電流為2A。③用示波器觀測(cè)電路相應(yīng)各點(diǎn)的波形。Q1的e極（即電流采樣電阻R7兩端）的波形三極管Q1的b級(jí)波形變壓器反饋繞組3－4端的電壓波形三極管Q2的b級(jí)波形三極管Q3的b級(jí)波形三極管Q3的C級(jí)波形開關(guān)頻率與占空比的測(cè)定并記錄數(shù)據(jù)④改變交流輸入電壓為100V，負(fù)載不變，重復(fù)步驟③。⑤令5V直流輸出負(fù)載電流為0.3A，交流輸入為180V，重復(fù)步驟③。(3)開關(guān)電源穩(wěn)壓特性的測(cè)試①保持負(fù)載不變（5V、2A；±12V，0.5A），改變DJK23的交流輸入電壓，從70V~250V，測(cè)定5V和12V直流輸出電壓的變化及紋波系數(shù)。②保持DJK23交流輸入電壓不變，改變負(fù)載從(5V,0.15A~2.6A；±12V，0.15~0.5A)，測(cè)定5V和12V直流輸出電壓的變化及紋波系數(shù)。五、注意事項(xiàng)(1)交流輸入電壓必須大于60V，小于250V。(2)用示波器觀察電路波形時(shí)，必須要注意共地問題。(3)＋5V的最大負(fù)載電流為5A，±12V的最大負(fù)載電流為1A。六、思考題(1) 什么叫反激式開關(guān)電源，它與正激式有何區(qū)別？(2)什么叫自激式與他激式開關(guān)電源？(3)變壓器的磁路在制作時(shí)為什么必須留有氣隙？(4)開關(guān)管的選擇原則是什么？實(shí)驗(yàn)八直流斬波電路的性能研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)熟悉直流斬波電路的工作原理。(2)熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點(diǎn)。(3)了解PWM控制與驅(qū)動(dòng)電路的原理及其常用的集成芯片。二、實(shí)驗(yàn)原理1、主電路(1)降壓斬波電路(BuckChopper)降壓斬波電路(BuckChopper)的原理圖及工作波形如圖5-4所示。圖中V為全控型器件，選用IGBT。D為續(xù)流二極管。由圖8-1b中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向負(fù)載供電，UD=Ui。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)二極管D續(xù)流，電壓UD近似為零，至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。負(fù)載電壓的平均值為：式中ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開關(guān)周期，α為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū?α=ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值UO最大為Ui，若減小占空比α，則UO隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路。(a)電路圖(b)波形圖圖8-1降壓斬波電路的原理圖及波形(2)升壓斬波電路(BoostChopper)升壓斬波電路(BoostChopper)的原理圖及工作波形如圖8-2所示。電路也使用一個(gè)全控型器件V。由圖8-2b中V的柵極電壓波形UGE可知，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，電源Ui向電感L1充電，充電電流基本恒定為I1,同時(shí)電容C1上的電壓向負(fù)載供電，因C1值很大，基本保持輸出電壓UO為恒值。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段電感L1上積蓄的能量為UiI1ton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)Ui和L1共同向電容C1充電，并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為toff，則在此期間電感L1釋放的能量為(UO-Ui)I1ton。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L1積蓄的能量與釋放的能量相等，即：UiI1ton=(UO-Ui)I1toff上式中的T/toff≥1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。(a)電路圖