三相全控整流電壓源實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！電氣工程學(xué)院 2011 級電力電子與電力傳動實(shí)訓(xùn)報(bào)告項(xiàng)目名稱：DC110V/484W全控整流電壓源項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：項(xiàng)目成員：負(fù)責(zé)老師：郭育華盧國濤指導(dǎo)老師：郭育華2014年12 月 10日本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！項(xiàng)目成績：評閱人：指導(dǎo)老師：年月日項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：姓名學(xué)號項(xiàng)目成員：姓名學(xué)號項(xiàng)目成員：姓名學(xué)號目錄1、實(shí)訓(xùn)要求以及指標(biāo) .錯誤! 未定義書簽。1.1實(shí)訓(xùn)要求 .錯誤! 未定義書簽。1.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 .錯誤! 未定義書簽。1.3指標(biāo) .錯誤! 未定義書簽。1.4仿真軟件 .錯誤! 未定義書簽。2、實(shí)訓(xùn)的主電路設(shè)計(jì) .錯誤! 未定義書簽。2.1工作原理

2、 .錯誤! 未定義書簽。2.2參數(shù)選擇 .錯誤! 未定義書簽。3、實(shí)訓(xùn)的控制電路設(shè)計(jì) .錯誤! 未定義書簽。4、系統(tǒng)仿真 .錯誤! 未定義書簽。4.1仿真軟件 MATLAB.錯誤! 未定義書簽。4.2仿真模型的建立 .錯誤! 未定義書簽。.錯誤! 未定義書簽。4.2.2 閉環(huán)控制 .錯誤! 未定義書簽。5、實(shí)驗(yàn)分析 .錯誤! 未定義書簽。5. 實(shí)驗(yàn)平臺介紹 .錯誤! 未定義書簽。.錯誤! 未定義書簽。5.2.2 實(shí)驗(yàn)接線 .錯誤! 未定義書簽。本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！5.3實(shí)驗(yàn)流程與波形記錄 .錯誤! 未定義書簽。5.3.1開環(huán)實(shí)驗(yàn) .錯誤! 未定義書簽。5.3.2閉環(huán)實(shí)驗(yàn) .錯誤

3、! 未定義書簽。6、結(jié)論、問題和體會 .錯誤! 未定義書簽。6.1實(shí)驗(yàn)結(jié)論 .錯誤! 未定義書簽。6.2感受與體會 .錯誤! 未定義書簽。摘要整流電路在自動控制系統(tǒng)、 測量系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。常用的三相整流電路有三相橋式不可控整流電路、 三相橋式半控整流電路和三相橋式全控整流電路， 整流電路涉及到交流信號、 直流信號以及觸發(fā)信號， 同時包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件。通過實(shí)驗(yàn)接線和調(diào)試， 三相交流輸入通過同步變壓器降壓， 再通過三相全控橋?qū)嶒?yàn)箱整流輸出， 由示波器觀察輸出波形。 三相整流控制箱根據(jù)三相全控橋?qū)嶒?yàn)箱的輸入電壓， 以及電路板上可變電阻調(diào)節(jié)， 輸出雙窄脈

4、沖波的觸發(fā)信號， 通過脈沖功放箱放大作為三相全控整流實(shí)驗(yàn)箱的控制信號。本次實(shí)驗(yàn)采用 MATLAB軟件中的 SIMULINK平臺進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真。在開環(huán)控制時， 改變電壓，可以實(shí)現(xiàn)整流輸出電壓在不同觸發(fā)角時波形有著明顯的區(qū)別，都是對稱六脈波。在閉環(huán)控制時，其觸發(fā)角主要由電壓反饋電路，電流反饋電路進(jìn)行調(diào)節(jié)， 在示波器時基因數(shù)足夠大的觀察前提下， 調(diào)節(jié)調(diào)壓器， 使該實(shí)驗(yàn)輸出穩(wěn)定的六脈波波形。經(jīng)過驗(yàn)證，在實(shí)驗(yàn)過程中，閉環(huán)條件下，改變輸入電壓，或者是改變負(fù)載阻值，都能夠使負(fù)載輸出電壓穩(wěn)定不變； 在閉環(huán)仿真中，將 220V輸入電源換為 280V 電源，再將 25 換為 20 負(fù)載接入，輸出電壓基本

5、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！、實(shí)訓(xùn)要求以及指標(biāo)1.1 實(shí)訓(xùn)要求本次實(shí)驗(yàn)為三相全控整流實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕幸韵聨讉€方面：1）熟悉 PESX-24三相整流控制箱；2）了解三相全控整流的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工作原理；3）掌握三相整流系統(tǒng)開環(huán)與閉環(huán)調(diào)試的正確方法；4）驗(yàn)證 PI 控制器參數(shù)對閉環(huán)系統(tǒng)的影響。1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1) 三相相控整流系統(tǒng)的開環(huán)與閉環(huán)調(diào)試 .2) 觀察、分析三相相控整流系統(tǒng)各點(diǎn)波形。1.3 指標(biāo)1.3.1開環(huán)指標(biāo)開環(huán)中，在不同觸發(fā)角下得到不同的輸出直流電壓， 在 0-60 度輸出電壓波形連續(xù)，大于 60 度電壓波形出現(xiàn)斷續(xù)情況。1.3.2閉環(huán)指標(biāo)采用電

6、壓閉環(huán)控制，達(dá)到以下是項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)：輸入電壓： AC220V（三相），電壓波動 15%輸出電壓： DC110V輸出功率： 484W恒壓精度：優(yōu)于5%電壓調(diào)整率：優(yōu)于5%負(fù)載整率：優(yōu)于5%1.4仿真軟件本次實(shí)驗(yàn)采用 MATLAB軟件中的 SIMULINK平臺進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真。SIMULINK是 MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 無需大量書寫程序， 而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，其中的Sim Power Elec

7、tronic工具箱能夠非常好的實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)的相關(guān)仿真?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)SIMULINK已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。、實(shí)訓(xùn)的主電路設(shè)計(jì)通過電力電子技術(shù)課本以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書， 利用 MATLAB的 Simulink 仿真軟件平臺，搭建出三相全控整流電路的主電路。 其中仿真模型中的數(shù)據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器件的參數(shù)。2.1 工作原理三相橋式全控整流電路圖是應(yīng)用最為廣泛的整流電路，其電路圖如下：圖 2-1 三相橋式全控整流電路三相橋式全控整流電路由三相半波共陰極接法(VT1 ,VT3 ,VT5 )和三相半波共陽極接法 (VT4 ,VT6 ,VT2)的串聯(lián)組合。其工作特點(diǎn)是任何

8、時刻都有不同組別的兩只晶閘管同時導(dǎo)通, 構(gòu)成電流通路 , 因此為保證電路啟動或電流斷續(xù)后能正常導(dǎo)通,必須對不同組別應(yīng)到導(dǎo)通的一對晶閘管同時加觸發(fā)脈沖, 每隔/3換相一次, 換相過程在共陰極組和共陽極組輪流進(jìn)行, 但只在同一組別中換相。 接線圖中晶閘管的編號法使每個周期內(nèi)6 個管子的組合導(dǎo)通順序是VT1-VT2-VT3-V T4-VT5-VT6; 共陰極組 T1 ,T 3 ,T5的脈沖依次相差2 /3; 同一相的上下兩個橋臂 , 即 VT1和 VT4 ,VT3 和 VT6 ,VT5 和 VT2的脈沖相差 , 當(dāng) =0 時, 輸出電壓 Ud 一周期內(nèi)的波形是 6 個線電壓的包絡(luò)線 , 所以輸出脈動

9、直流電壓頻率是電源頻率的 6 倍, 比三相半波電路高 1 倍 , 脈動減小 , 而且每次脈動的波形都一樣 ,故該電路又可稱為6 脈動整流電路。2.1.2三相橋式全控整流電路定量分析（ 1）當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶阻感負(fù)載時，或帶電阻負(fù)載a 60時）的平均值為：本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！（2-1 ）（ 2）帶電阻負(fù)載且a 60 時，整流電壓平均值為：（2-2 ）輸出電流平均值為I d=Ud/R 晶閘管的額定電壓由三相全控橋式整流電路的波形（圖 2-4 ）分析知，晶閘管最大正、反向電壓峰值均為變壓器二次線電壓峰值UFMURM6U 22-3故橋臂的工作電壓幅值為：U m6 127311.

10、1V2-4 考慮裕量，則額定電壓為：U N2 3 U m 2 3311.1622.2 933.3 V 2-12 晶閘管的額定電流晶閘管電流的有效值為：I d max600346.4 A2-5 I VT33考慮裕量，故晶閘管的額定電流為：IVT(AV ) 1.5 2 IVT1.5 2 346.4330.97 441.30 A 2-6 1.571.57為了限制輸出電流脈動和保證最小負(fù)載電流時電流連續(xù)，整流器電路中常要串聯(lián)平波電抗器。對于三相橋式全控整流電路帶電動機(jī)負(fù)載系統(tǒng)，有：L 0.693 U 22-7 I d min其中包括整流變壓器的漏電感、 電樞電感和平波電抗器的電感。 由題目要求：本文檔

11、如對你有幫助，請幫忙下載支持！當(dāng)負(fù)載電流降至20A 時電流仍連續(xù)。所以 I d min 取 20A。所以有：LU 20.6931272-8 0.6934.40mH20202.2參數(shù)選擇根據(jù)指標(biāo)要求以及 電力電子與電力傳動實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 及實(shí)驗(yàn)室設(shè)備選擇各元器件的參數(shù)：輸入三相交流電壓： AC 220V；輸出直流電壓： DC110V；整流橋：理想的晶閘管組成的三相整流橋；負(fù)載電阻：設(shè)置P=484W,選取電阻25 歐姆；濾波電感：考慮電流為4.4A ，選取濾波電感為0.5H;濾波電解電容： 400uF；PI 控制器比例系數(shù)： 3.2積分系數(shù)： 4.2限幅器上限： 90下限 ;0、實(shí)訓(xùn)的控制電路設(shè)計(jì)

12、晶閘管可控整流電路， 通過控制觸發(fā)角 a 的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來控制輸出電壓大小。輸出電壓通過與給定電壓比較，差值通過 PI 調(diào)節(jié)后進(jìn)行限幅，送入比較器與方波進(jìn)行比較。 從比較器輸出比較結(jié)果的 PWM波送入晶閘管驅(qū)動電路，驅(qū)動晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷。 當(dāng)負(fù)載兩端的電壓高于預(yù)設(shè)電壓時， 得到一個負(fù)電壓，經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)與限幅后，比較器講之與方波做比較，得到一個周期不變，占空比減小的 PWM信號。 Uo 將降低。當(dāng)負(fù)載兩端的電壓低于預(yù)設(shè)電壓時，得到一個正電壓，經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)與限幅后，比較器講之與方波做比較，得到一個周期不變，占空比變大的 PWM信號。 Uo 將升高?？刂齐娐啡缦聢D 3-1 ：圖

13、3-1 PID 類控制器的基本結(jié)構(gòu)本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！連續(xù) PID 控制器的最一般形式為其中 K p , Ki 和 K d 分別是對系統(tǒng)誤差信號及其積分與微分量的加權(quán)，控制器通過這樣的加權(quán)就可以計(jì)算出控制信號， 驅(qū)動受控對象模型。 如果控制器設(shè)計(jì)得當(dāng)，控制信號將能使誤差按減小的方向變化，達(dá)到控制要求。PID 控制的結(jié)構(gòu)簡單，另外，這三個加權(quán)系數(shù)K p,Ki 和Kd 都有明顯的物理意義：比例控制器直接影響應(yīng)于當(dāng)前的誤差信號，一旦發(fā)生誤差信號，則控制器應(yīng)立即發(fā)生作用，以減少偏差。本實(shí)驗(yàn)中為實(shí)現(xiàn)恒壓控制，我們采用的控制原理如下圖3-2 ：圖 3-2恒壓控制設(shè)計(jì)框圖整流電路以移相觸發(fā)集

14、成芯片TC787為核心，接收來自三相同步變壓器的三相同步信號和移相控制信號，產(chǎn)生相應(yīng)的六路觸發(fā)脈沖。電壓傳感器采集輸出的電壓信號，經(jīng)過比例處理后將采集的信號輸入加法器，利用加法器將取的信號與給定電壓相比較，求出偏差電壓。 然后將偏差電壓輸入比例積分器， 通過比例積分器、 限流器處理偏差電壓。 處理后的偏差電壓此送至反余弦函數(shù)， 得到延遲角。延遲角 送到晶閘管觸發(fā)角產(chǎn)生器，并形成門極信號，控制整流橋，整流橋中的各個晶閘管按依次導(dǎo)通。最后在輸出側(cè)，得到理想輸出。雙閉環(huán)控制電路：電路原理如圖， CSfive為開環(huán) / 閉環(huán)控制開關(guān)。當(dāng)開關(guān)撥到 3 位置時，系統(tǒng)為開環(huán)控制，來至的給定信號（）經(jīng)過 給定

15、積分電路使輸出為（），控制觸發(fā)脈沖的移相范圍在變化。當(dāng)開關(guān)撥到 2位置時，系統(tǒng)為閉環(huán)控制，給定信號（）與電壓 反饋信號的誤差值輸入電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電流給定值，電流給定值與電流反饋信號的誤差值輸入電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生移相控制信號，使輸出電壓跟隨給定電壓變化。3.1 、控制電路工作原理PESX-24三相整流控制箱由各部分電路共同組成，下面將對各部分電路的電路圖和工作原理一一介紹。本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！鋸齒波同步移向觸發(fā)電路原理圖如圖3.1 所示。圖 3.1鋸齒波同步移向觸發(fā)電路原理圖鋸齒波同步移向觸發(fā)電路以移相觸發(fā)集成芯片TC787 為核心，接收來自三相同步變壓器的三相同步信號和移

16、相控制信號Ut ，產(chǎn)生相應(yīng)的六路觸發(fā)脈沖。來自保護(hù)電路的LOCK信號接入 TC787 5 管腳，當(dāng) LOCK 信號為高電平時，TC787將封鎖輸出脈沖達(dá)到保護(hù)電路的作用。調(diào)整 W2、W4、W6 三個電位器可以同時調(diào)整輸出六脈波中應(yīng)某一相兩個波頭的幅值；調(diào)整 W1、W3、W5 三個電位器可以分別調(diào)整輸出六脈波中對應(yīng)某一相兩個波頭之間的幅值。雙閉環(huán)控制電路原理如圖3.2 所示。CS5為開環(huán) / 閉環(huán)控制開關(guān)。當(dāng)開關(guān)撥到3位置時，系統(tǒng)為開環(huán)控制，來至Ug 的給定信號（ 0- -10V ）經(jīng)過給定積分電路使Ut輸出為（ 0-10V），控制觸發(fā)脈沖的移相范圍在0-150 變化。當(dāng)開關(guān)撥到2位置時，系統(tǒng)為

17、閉環(huán)控制，給定信號 Ug（ 0- -10V）與電壓反饋信號的誤差值輸入電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生電流給定值，電流給定值與電流反饋信號的誤差值輸入電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，產(chǎn)生移相控制信號 Ut ，使輸出電壓跟隨給定電壓變化。圖 3.2雙閉環(huán)控制電路原理圖CS3（ - ）和輸出積分電路由 U2A 和 U2B運(yùn)算電路組成；積分電路的輸入CS2（ +）大小相等，極性相反，調(diào)節(jié)電位器W9 能調(diào)節(jié)積分速度。U2A給定積分器輸入與輸出關(guān)系如下：其中：15： U2輸出電壓；P：電位器 W9上分壓系數(shù)。電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器由 U2C 運(yùn)算電路構(gòu)成，其輸入為 CS2（+）與電壓反饋輸出信號 CS7（- ）之和，輸出為 CS4（- ）；

18、調(diào)節(jié) W7 可以調(diào)節(jié)電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器的時間參 數(shù)，從而調(diào)節(jié) PI 參數(shù)。電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器輸出飽和值為穩(wěn)壓管 WD1穩(wěn)壓值 -10V。電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器由 U2D 運(yùn)算電路構(gòu)成， 其輸入為 CS4（ - ）與電流反饋輸出信號 CS10（+）之和；調(diào)節(jié) W8 可以調(diào)節(jié)電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器的時間參數(shù)，從而調(diào)節(jié) PI 參數(shù)。環(huán)調(diào)節(jié)器輸出飽和值為穩(wěn)壓管 WD2 穩(wěn)壓值 +10V。U3A 及其周邊元件構(gòu)成的反相放大器作為電流調(diào)節(jié)器和TC787 之間接口的本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！變換器。對于 TC787 來說，當(dāng) Ut越小，則其觸發(fā)脈沖開通角越小，整流輸出電壓就越大。而給定越大，電流調(diào)節(jié)器輸出越大，為此，在這

19、兩者之間加一個反相器，使得給定增加時，整流輸出電壓也增加。調(diào)節(jié)W12可使在給定一定值時，輸出電壓變化。當(dāng)給定值小于0.2V時，結(jié)型場效應(yīng)管Q1和Q2導(dǎo)通，把電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器輸出鎖零，保證給定為零時輸出也為零。電壓反饋電路為U3B組成的反比例放大電路，調(diào)節(jié)電位器W11 可以調(diào)節(jié)比例放大倍數(shù)。電流反饋電路為U3C 組成的正比例放大電路， 調(diào)節(jié)電位器W13可以調(diào)節(jié)比例放大倍數(shù)。保護(hù)及故障顯示電路原理如圖3.3 和 3.4所示。圖3.3過流過壓保護(hù)電路圖 3.4故障顯示電路當(dāng)電流反饋 USF 或是電壓反饋 UIF大于設(shè)定值時，即輸出過流或者過壓，Lock 信號輸出為高，TC787 封鎖輸出脈沖

20、。此時， GZ 輸出為高電平，三極管導(dǎo)通 D28 指示燈亮， JD2 繼電器動作。 分別調(diào)節(jié)電位器W16 和 W17，可以設(shè)定保護(hù)電路動作的輸出電壓或者輸出電流閾值。3.2 閉環(huán)控制方式選擇閉環(huán)控制方式采用電壓單閉環(huán)控制方式，流程圖如圖3.5 所示。閉環(huán)實(shí)驗(yàn)時，輸出電壓信號（反饋電壓）被送入電壓傳感器，與給定的電壓值進(jìn)行比較，將得到的偏差信號輸入比例積分控制器（ PI 調(diào)節(jié)器），通過 PI 調(diào)節(jié)后消除偏差電壓， 使輸出的電壓值逐步趨于穩(wěn)定。 限幅環(huán)節(jié)將偏差信號轉(zhuǎn)換成角度，輸入到角度控制器中， 對原來的觸發(fā)角進(jìn)行修正， 并最后調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角來控制輸出電壓值。因此，在電壓反饋單閉環(huán)控制作用下，

21、 輸出電壓最終將會穩(wěn)定在給定值附近。從而保證在輸入電壓和負(fù)載發(fā)生變化的情況下，輸出電壓仍然趨于穩(wěn)定， 使電路具有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。、系統(tǒng)仿真本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！4.1仿真軟件 MATLABMATLAB是一種使用簡便的工程計(jì)算語言。 SIMULINK是在 MATLAB環(huán)境中用于動態(tài)仿真的軟件包 , 支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)的仿真。集成在 SIMULINK中的電力系統(tǒng)模塊 PSB(PowerSystemBlockset) 在電力電子仿真中具有很多優(yōu)越性。 PSB 采用變步長積分算法 , 可以對非線性、剛性和非連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真 , 即保持了 MATLAB

22、的同一風(fēng)格 , 又突出了電力電子的學(xué)科特點(diǎn)。4.2仿真模型的建立按照我們設(shè)計(jì)的主電路和電力電子技術(shù)課本的指導(dǎo)，我們利用 SIMULINK軟件的軟件庫中的軟件按照設(shè)計(jì)的電路的順序搭建起電路， 按照事先確定好的參數(shù)對仿真電路中的各個元件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。圖 4-1 開環(huán)控制仿真電路通過計(jì)算開環(huán)時當(dāng)觸發(fā)角 =77時，輸出為 110V。開環(huán)控制的仿真結(jié)果如下：圖 4-2 開環(huán)控制仿真波形改變輸入電壓和負(fù)載電阻得到如下數(shù)據(jù)：表 4-1 開環(huán)仿真數(shù)據(jù)202530200V98.3V98.7V98.9V220V109.6V109.7V110V240V119.3V119.6V120V計(jì)算電壓調(diào)整率為： 9.8%

23、5%電阻調(diào)整率為 :0.5%5%開環(huán)條件下， 改變輸入電壓， 輸出電壓值隨之變化。 雖然電阻調(diào)整率達(dá)到了指標(biāo)要求，但是電壓調(diào)整率完全不能滿足指標(biāo)要求。4.2.2閉環(huán)控制圖 4-3 閉環(huán)控制仿真電路圖 4-4 閉環(huán)控制仿真結(jié)果當(dāng)運(yùn)行至 0.5 秒時，將 180V 輸入電源換為220V 交流電源，當(dāng)運(yùn)行至0.7本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！秒時將 25 歐姆負(fù)載換位 20 歐姆負(fù)載，得到的波形圖。 由圖形可知， 輸出電壓基本穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。 由此可見，閉環(huán)控制有助于提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。輸入 200V 負(fù)載 20輸入 200V負(fù)載 25輸入 200V 負(fù)載 30輸入 220V 負(fù)載

24、20輸入 220V負(fù)載 25輸入 220V 負(fù)載 30輸入 240V 負(fù)載 20輸入 240V負(fù)載 25輸入 240V 負(fù)載 30表 4-2 閉環(huán)仿真數(shù)據(jù)202530200V110.9V110.5V110.1V220V110.8V110.2V109.9V240V110.6V110V109.4V計(jì)算電壓調(diào)整率為： 0.22%5%；電阻調(diào)整率為 :0.45%5%；輸出功率 :閉環(huán)條件下， 在一定范圍內(nèi)改變輸入電壓， 輸出穩(wěn)定不變， 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制。加入 PI 調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的動靜態(tài)特性得到了明顯的改善，輸出帶負(fù)載能力較強(qiáng)，輸出較為穩(wěn)定。5、實(shí)驗(yàn)分析5. 實(shí)驗(yàn)平臺介紹“PESX-電力電子與電力傳動開

25、發(fā)平臺”是為研究電力電子與電力傳動技術(shù)而研制的通用開發(fā)平臺。開發(fā)平臺由主電路模塊、負(fù)載模塊、傳感器、電源模塊、驅(qū)動模塊和控制模塊六大類構(gòu)成， 其中控制模塊分為專用芯片控制、 單片機(jī)控制和 DSP控制三種層次。 常用的電力電子與電力傳動系統(tǒng) （如整流電源、 斬波電源、逆變器電源、大功率開關(guān)電源、三相 PWM整流器、 H 型斬波器、直流傳動、交流傳動等） 都可以在平臺上實(shí)現(xiàn)， 控制系統(tǒng)可根據(jù)開發(fā)者個人能力和喜好來選取。開發(fā)平臺具有如下特點(diǎn)：1) 采用模塊式結(jié)構(gòu)。主電路、控制、電源、傳感器等模塊都采用獨(dú)立的模塊結(jié)構(gòu)，且模塊完全開放，開發(fā)可根據(jù)自己需要，象積木一樣搭建自己的系統(tǒng)。2) 控制系統(tǒng)多層次。

26、控制模塊由專用控制器（TC787/SG3525）、單片機(jī)本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！（ MCU+CPLD）和 DSP（F2812）三類組成，滿足多種主電路結(jié)構(gòu)和不同層次的開發(fā)要求。3) 采用先進(jìn)技術(shù)。 平臺中除有傳統(tǒng)技術(shù)之外， 還采用先進(jìn)的技術(shù)和器件。 主模塊采用 IGBT。IGBT 采用 Concept 公司的專用驅(qū)動（國際上使用最廣泛） 、控制器采用高性能單片 MCU和 DSP，平臺適用于先進(jìn)技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)。4) 考慮多種輔助功能。 開發(fā)平臺可提供多種輔助功能， 如隔離的示波器供電電源、交直流電流和電壓表、連接導(dǎo)線等，給開發(fā)者提供方便。實(shí)驗(yàn)平臺用于擺放各種實(shí)驗(yàn)箱，內(nèi)部配保險(xiǎn)、

27、隔離開關(guān)、主電源開關(guān)、電源指示、變壓器等，面板配交流電流表（ 380V 3 只）、交流電壓表（ 380V 3 只）、直流電壓表（ 300V、750V 各 1 只）、直流電流表（ 30A 2 只）、可調(diào)勵磁電源，實(shí)驗(yàn)臺下部用于存放各種電路功能模塊。主電路模塊：（ 1) PESX-01三相全控橋?qū)嶒?yàn)箱；（ 2) PESX-24三相整流控制箱；（ 3) PESX-06同步變壓器箱；（ 4) PESX-21控制電源箱；（ 5) PESX-05脈沖功放箱；（ 6) PESX-25電壓傳感器箱；（ 7) 電流傳感器；（ 8) 外接電壓給定電位器（ 10K）（ 9) 導(dǎo)線若干，數(shù)字示波器，萬用表；5.2.2

28、實(shí)驗(yàn)接線圖 5-1實(shí)驗(yàn)接線（ 1) PESX-01三相全控橋?qū)嶒?yàn)箱作為整流主電路。 在控制脈沖作用下， 將輸入的單 / 三相交流電整流成為直流電。實(shí)驗(yàn)箱面板如圖 5-2 ：圖 5-2 PESX-01 三相全控橋?qū)嶒?yàn)箱面板本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！? G1、K1，G4、K4 為 A相觸發(fā)脈沖輸入；? G3、K3，G6、K6：為 B相觸發(fā)脈沖輸入；? G5、K5，G2、 K2：為 C相觸發(fā)脈沖輸入；? 24V、 24VG為風(fēng)機(jī)電源電源。此處不接。三相整流全控橋三相交流輸入從PESX-電力電子與電力傳動開發(fā)平臺的三相整流變壓器輸出接入。 變壓器輸出的三個接線柱從左至右分別為A、B、C 三相

29、。（ 2) PESX-24三相整流控制箱根據(jù)同步變壓器箱輸入的A、B、C三相同步信號產(chǎn)生6 路觸發(fā)脈沖，其型式為雙窄脈沖；其移相范圍為 ，可滿足電阻和電感性負(fù)載； 板內(nèi)有兩個運(yùn)放構(gòu)成的 PI 調(diào)節(jié)器，串聯(lián)成一個電流內(nèi)環(huán)、電壓 ( 轉(zhuǎn)速 ) 外環(huán)的雙閉環(huán)控制系；箱內(nèi)設(shè)有過流、 過壓保護(hù)環(huán)節(jié)， 當(dāng)故障發(fā)生時， 封鎖觸發(fā)脈沖， 同時可通過繼電器輸出故障信號。實(shí)驗(yàn)箱面板如圖 5-3 ：圖 5-3 三相整流控制箱面板? +15V、GND、-15V 為控制系統(tǒng)各個芯片工作電源；? +24V為控制系統(tǒng)繼電器工作電源，其地與控制地相同；? -15V、Ug1、Ug2、GND為外接給定；? +15V、 -15V、

30、 MHV1、MHA1為電壓、電流傳感器工作電源和檢測信號；?為三相同步電壓輸入；?為三相整流控制移相脈沖輸出。該電路以移相觸發(fā)集成芯TC787為核心，接收來自三相同步變壓器的三相同步 信號和移相控制信號，產(chǎn)生相應(yīng)的六路觸發(fā)脈沖。來自保護(hù)電路的LOCK信號接入 TC787的 5 管腳，當(dāng) LOCK信號為高電平時 , TC787將封鎖輸出脈沖達(dá)到保護(hù)電路的作用。調(diào)整三個電位器可以同時調(diào)整輸出六脈波中應(yīng)某一相兩個波頭的幅值；調(diào)整三個電位器可以分別調(diào)整輸出六脈波中對應(yīng)某一相兩個波頭之間的幅值。（ 3) PESX-06同步變壓器箱本箱體通過三個按 /Y -11 接法的單相變壓器組，將三相380V 交流電

31、隔離本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！檢測到控制回路，作為TC787的移相觸發(fā)信號。同步變壓器箱面板如圖5-4 所示：圖 5-4 同步變壓器面板? UA-UX為 A 相380V輸入；? UB-UY為B相380V輸入；? UC-UZ為C相380V輸入；? UA-UX為a相30V輸出；? UA-UX為b相30V輸出；? UA-UX為c相30V輸出。? BY1、BY2備用。（ 4) PESX-25電壓傳感器箱本實(shí)驗(yàn)箱用于測量任意波形電壓。 當(dāng)原邊輸入電流 10mA時，次邊輸出 25mA。本實(shí)驗(yàn)箱中一共有三個相同的電壓傳感器， 每個電壓傳感器接線相同。 在本實(shí)驗(yàn)中用來將負(fù)載兩端輸出電壓反饋回主電路，

32、實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。電壓傳感器實(shí)驗(yàn)箱面板如圖5-5 ：圖 5-5 電壓傳感器實(shí)驗(yàn)箱面板? U11、U12為電壓傳感器 1輸入端；? U21、U22為電壓傳感器 2輸入端；? U31、U32為電壓傳感器 3輸入端；? +15V、 -15V為電壓傳感器工作電壓；? MHV1、 MHV2、MHV3：電壓傳感器信號輸出端。電壓傳感器箱使用的傳感器是 NV25-P，它采用霍爾感應(yīng)原理，可任意測量波形電壓。檢測電流流過一個取樣電阻，將其變成電壓信號。原理圖如圖 5-6 ：圖 5-6 電壓傳感器實(shí)驗(yàn)箱原理圖5.3實(shí)驗(yàn)流程與波形記錄5.3.1開環(huán)實(shí)驗(yàn)按照預(yù)先設(shè)計(jì)的主電路和控制電路以及仿真時搭建的電路連好了實(shí)際電路。然后

33、，我們利用實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書中的資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 在 PESX-24三相控制中的開環(huán)本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！/ 閉環(huán)開關(guān)撥到開環(huán)控制，開始開環(huán)實(shí)驗(yàn) .首先我們先驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)電路是否正確，是否是開環(huán)下。于是給PESX-21 控制電源箱上電， 調(diào)節(jié)給定電位使指示燈 D29滅，觀察 CS4、CS5測試孔的電壓大小，發(fā)現(xiàn)其大小 0V（為正常情況下，此時的內(nèi)外環(huán)的 PI 調(diào)節(jié)器鎖死，結(jié)型場效應(yīng)管導(dǎo)通， CS4和 CS5電壓應(yīng)接近 0V）。調(diào)節(jié)給定電位器使指示燈 D29 變亮。用萬用表觀察 CS3和 CS2測試孔，觀察兩者電壓的極性和大小關(guān)系 （正常情況下， 兩者大小相等，極性相反）。觀察 CS4和 CS

34、5測試孔的極性和大小，（正常情況下， CS4 為負(fù)， CS5為正，兩者都在 10V左右）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表 5-1開環(huán)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)CS2CS3CS4CS50.63V-0.64V-9.36V9.38V為了讓一個輸入周期（工頻50Hz下），六個晶閘管的導(dǎo)通時間保持一致約為3.3ms3.4ms，必須進(jìn)行下述實(shí)驗(yàn)。給主電路通電。 在輸出側(cè)接上示波器， 調(diào)壓器從零慢慢調(diào)節(jié)整流變壓器使三相輸入為額定值 380V。調(diào)節(jié)給定電位器的大小，同時觀察輸出波形。通過調(diào)節(jié) PESX-24 控制電路板上的 W12電位器，使給定電壓從 0 -10V 變化時，輸出電壓從 0 到滿開放變化，此時觸發(fā)角對應(yīng)為 0，給定電壓對應(yīng)為

35、-10V。分別調(diào)節(jié)W2、W4、W6電位器，觀察輸出波形的變化。重新調(diào)節(jié) W2、 W4、W6電位器，使輸出六脈波波形對稱。如圖所示：圖 5-9 三相全控整流開環(huán)觸發(fā)雙窄脈沖圖 5-10 主電路輸出對稱六脈波圖 5-11 給定 -1V 時整流輸出波形圖 5-12 給定 -9V 時整流輸出波形結(jié)果分析：在 380V 輸入電壓下，經(jīng)過三相接線相序的調(diào)整，得到了雙窄觸發(fā)脈沖；經(jīng)過電位器的調(diào)節(jié)，使得雙窄觸發(fā)脈沖相序依次相差，實(shí)現(xiàn)對稱六脈波輸出。驗(yàn)證了開環(huán)設(shè)計(jì)的正確性。本文檔如對你有幫助，請幫忙下載支持！5.3.2閉環(huán)實(shí)驗(yàn)首先把 PESX-24三相整流控制箱中的開環(huán)/ 閉環(huán)開關(guān)撥到閉環(huán)控制。啟動PESX-2

36、1控制電源箱，調(diào)節(jié)給定電位器使指示燈D29亮。在整流輸出端接上數(shù)字示波器，按壓啟動按鈕， 調(diào)壓器從零慢慢調(diào)節(jié)整流變壓器使整流三相輸入線電壓為額定 380V。調(diào)節(jié)給定電壓， 使整流輸出電壓為額定 220V（此時給定電壓為 -10V，輸出電壓波形為滿開放的六脈波）用萬用表觀察給定電壓（CS2）和反饋電壓（ CS7）的極性和大小關(guān)系。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5-2 所示，發(fā)現(xiàn) CS2=9.96V，CS7=-9.84V，兩者極性相反，大小相等，說明閉環(huán)是有效的。表 5-2閉環(huán)調(diào)試輸出電壓CS2CS7220V9.96V-9.84V過壓調(diào)試：啟動 PESX-21控制電源箱，啟動主電路；調(diào)節(jié)整流變壓器使三相整流輸入線電壓為額定 380V，給定滿電壓。再調(diào)節(jié)整流變壓器使整流輸出電壓為整流輸出電壓額定值 220V的1.2 倍，亦即 264V，然后調(diào)節(jié) PESX-24三相整流控制箱保護(hù)電路模塊中的 W16，發(fā)現(xiàn) D28指示燈亮，說明電路擁有過壓調(diào)制的能力。PI 參數(shù)調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)給定電壓使整流輸出電壓為電壓額定值的一半， 觀察輸出波形，此時如果閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定， 則整流輸出電壓波形中會有低頻振蕩。 調(diào)節(jié)電壓外環(huán) PI 參數(shù)調(diào)節(jié)電位器 W7或者電流內(nèi)環(huán) PI 參數(shù)調(diào)節(jié)電位器 W8，同時觀察輸出波形，