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1、第1章 MCL系列電機(jī)電力電子及電氣傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹一 概 述1特點(diǎn):(1)采用組件式結(jié)構(gòu),可根據(jù)不同內(nèi)容進(jìn)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(kuò)展只需增加組件即可,能在一套裝置上完成電力電子學(xué),電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)等課程的主要實(shí)驗(yàn)。(2)裝置布局合理,外形美觀,面板示意圖明確,直觀,學(xué)生可通過(guò)面板的示意查尋故障,分析工作原理。電機(jī)采用導(dǎo)軌式安裝,更換機(jī)組簡(jiǎn)捷,方便,所采用的電機(jī)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì),其參數(shù)特性能模擬3KW左右的通用實(shí)驗(yàn)機(jī)組,能給學(xué)生正確的感性認(rèn)識(shí)。除實(shí)驗(yàn)控制屏外,還設(shè)置有實(shí)驗(yàn)用臺(tái),內(nèi)可放置機(jī)組,實(shí)驗(yàn)組件等,并有可活動(dòng)的抽屜,內(nèi)可放置導(dǎo)線,工具等,使實(shí)驗(yàn)更方便。(3)實(shí)
2、驗(yàn)線路典型,配合教學(xué)內(nèi)容,滿(mǎn)足教學(xué)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(cè)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(guò)流、過(guò)壓、RC吸收、熔斷器等保護(hù)功能,提高了設(shè)備的運(yùn)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(gè)脈沖的有無(wú)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% 50HZ±1HZ(2)工作條件:環(huán)境溫度:-5 400C 相對(duì)濕度:75% 海 拔:1000m(3)裝置容量:1KVA(4)電機(jī)容量:200W二 MCL系統(tǒng)掛
3、箱介紹和使用說(shuō)明一MCL18掛箱(MCL31)MCL18由G(給定),零速封鎖器(DZS),速度變換器(FBS),轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器(ASR),電流調(diào)節(jié)器(ACR),過(guò)流過(guò)壓保護(hù)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(gè)階躍的給定信號(hào):(1)0V突跳到正電壓,正電壓突跳到0V;(2)0V突跳到負(fù)電壓,負(fù)電壓突跳到0V;(3)正電壓突跳到負(fù)電壓,負(fù)電壓突跳到正電壓。正負(fù)電壓可分別由RP1、RP2兩多圈電位器調(diào)節(jié)大小(調(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(dòng)S1、S2的不同位置即能達(dá)到上述要求。(1)若S1放在“正給定”位,扳動(dòng)S2由“零
4、”位到“給定”位即能獲得0V突跳到正電壓的信號(hào),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(fù)給定”位,扳動(dòng)S2,能得到0V到負(fù)電壓及負(fù)電壓到0V的突跳;(3)S2放在“給定”位,扳動(dòng)S1,能得到正電壓到負(fù)電壓及負(fù)電壓到正電壓的突跳。使用注意事項(xiàng):給定輸出有電壓時(shí),不能長(zhǎng)時(shí)間短路,特別是輸出電壓較高時(shí),否則容易燒壞限流電阻。2FBC+FA+FT(電流變送器與過(guò)流過(guò)壓保護(hù)):此單元有三種功能:一是檢測(cè)電流反饋信號(hào),二是發(fā)出過(guò)流信號(hào),三是發(fā)出過(guò)壓信號(hào)。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(cè)可控硅變流器交流進(jìn)線電流,以獲
5、得與變流器電流成正比的直流電壓信號(hào),零電流信號(hào)和過(guò)電流邏輯信號(hào)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(hào)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(diǎn)取零電流檢測(cè)信號(hào)。b將RP1的可動(dòng)觸點(diǎn)輸出作為電流反饋信號(hào),反饋強(qiáng)度由RP1進(jìn)行調(diào)節(jié)。c將可動(dòng)觸點(diǎn)RP2與過(guò)流保護(hù)電路相聯(lián),輸出過(guò)流信號(hào),可調(diào)節(jié)過(guò)流動(dòng)作電流的大小。(2)過(guò)流保護(hù)(FA)當(dāng)主電路電流超過(guò)某一數(shù)值后(2A左右),由9R3,9R20上取得的過(guò)流信號(hào)電壓超過(guò)運(yùn)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
6、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(diǎn)接在主回路接觸器的線圈回路中,使接觸器釋放,斷開(kāi)主電路。并使發(fā)光二極管亮,作為過(guò)流信號(hào)指示,告訴操作者已經(jīng)過(guò)流跳閘。SA為解除記憶的復(fù)位按鈕,當(dāng)過(guò)流動(dòng)作后,如過(guò)流故障已經(jīng)排除,則須按下以解除記憶,恢復(fù)正常工作。圖1-2 電流變送器與過(guò)流保護(hù)原理圖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(cè)速發(fā)電機(jī)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1¾5所示。使用時(shí),將測(cè)速發(fā)電機(jī)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
7、經(jīng)電位器RP2至轉(zhuǎn)速表,轉(zhuǎn)速表(0-±2000n/s)已裝在電機(jī)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(hào),反饋強(qiáng)度由電位器RP的中心抽頭進(jìn)行調(diào)節(jié),由電位器RP輸出的信號(hào),同時(shí)作為零速封鎖反映轉(zhuǎn)速的電平信號(hào)。元件RP裝在面板上。 二脈沖發(fā)生及脈沖觀察的掛箱: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(shí)驗(yàn)臺(tái)提供相位差為60O,經(jīng)過(guò)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(jìn)行放大,分別由Ublr和Ublf進(jìn)行控制。當(dāng)Ublf接地時(shí),第一組脈沖放大電路進(jìn)
8、行放大。當(dāng)Ublr接地時(shí),第二組脈沖放大電路進(jìn)行工作。脈沖移相由Uct端的輸入電壓進(jìn)行控制,當(dāng)Uct端輸入正信號(hào)時(shí),脈沖前移,Uct端輸入負(fù)信號(hào)時(shí),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(shí)驗(yàn)初始相位要求不一樣。雙脈沖觀察孔輸出相位差為60o的雙脈沖,同步電壓觀察孔,輸出相電壓為30V左右的同步電壓,用雙蹤示波器分別觀察同步電壓和雙脈沖,可比較雙脈沖的相位。使用注意事項(xiàng):?jiǎn)坞p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(hào)。1. 脈沖控制。面板上部的六檔直鍵開(kāi)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、VT
9、2、VT3、VT4、VT5、VT6的觸發(fā)脈沖,當(dāng)直鍵開(kāi)關(guān)按下時(shí),脈沖斷開(kāi),彈出時(shí)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(dāng)做調(diào)速實(shí)驗(yàn)時(shí)需接在整流橋輸出端。平波電抗器可作為電感性負(fù)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(xiàng):外加觸發(fā)脈沖時(shí),必須切斷內(nèi)部觸發(fā)脈沖。 實(shí)驗(yàn)十 三相橋式全控整流及有源逆變電路實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉MCL-18, MCL-33組件。2熟悉三相橋式全控整流及有源逆變電路的接線及工作原理。3了解集
10、成觸發(fā)器的調(diào)整方法及各點(diǎn)波形。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1三相橋式全控整流電路2三相橋式有源逆變電路3觀察整流或逆變狀態(tài)下,模擬電路故障現(xiàn)象時(shí)的波形。三實(shí)驗(yàn)線路及原理實(shí)驗(yàn)線路如圖4-12所示。主電路由三相全控變流電路及作為逆變直流電源的三相不控整流橋組成。觸發(fā)電路為數(shù)字集成電路,可輸出經(jīng)高頻調(diào)制后的雙窄脈沖鏈。三相橋式整流及有源逆變電路的工作原理可參見(jiàn)“電力電子技術(shù)”的有關(guān)教材。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MCL系列教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(適合MCL、)4MEL-03可調(diào)電阻器(或滑線變阻器1.8K, 0.65A)5MEL
11、-02芯式變壓器6二蹤示波器7萬(wàn)用表五實(shí)驗(yàn)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)打開(kāi)MCL-18電源開(kāi)關(guān),給定電壓有電壓顯示。(2)用示波器觀察MCL-33(或MCL-53,以下同)的雙脈沖觀察孔,應(yīng)有間隔均勻,相互間隔60o的幅度相同的雙脈沖。(3)檢查相序,用示波器觀察“1”,“2”單脈沖觀察孔,“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。(4)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。注:將面板上的Ublf(當(dāng)三相橋式全控變流電路使用I組橋晶閘管VT1VT6時(shí))接地,將I組橋式觸發(fā)脈沖的六個(gè)開(kāi)關(guān)均撥到“接通”。(5
12、)將給定器輸出Ug接至MCL-33面板的Uct端,調(diào)節(jié)偏移電壓Ub,在Uct=0時(shí),使a=150o。 2三相橋式全控整流電路 按圖接線,S撥向左邊短接線端,將Rd調(diào)至最大(450W)。三相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底,合上主電源,調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv、Uvw、Uwu,從0V調(diào)至220V。注:如您選購(gòu)的產(chǎn)品為MCL、,無(wú)三相調(diào)壓器,直接合上主電源。以下均同調(diào)節(jié)Uct,使a在30o90o范圍內(nèi),用示波器觀察記錄a=30O、60O、90O時(shí),整流電壓ud=f(t),晶閘管兩端電壓uVT=f(t)的波形,并記錄相應(yīng)的Ud和交流輸入電壓U2數(shù)值。3三相橋式有源逆變電路斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后,將S撥向右邊的不控整流橋
13、,調(diào)節(jié)Uct,使a仍為150O左右。三相調(diào)壓器逆時(shí)針調(diào)到底,合上主電源,調(diào)節(jié)主控制屏輸出電壓Uuv、Uvw、Uwu,從0V調(diào)至220V合上電源開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)Uct,觀察a=90O、120O、150O時(shí), 電路中ud、uVT的波形,并記錄相應(yīng)的Ud、U2數(shù)值。4電路模擬故障現(xiàn)象觀察。在整流狀態(tài)時(shí),斷開(kāi)某一晶閘管元件的觸發(fā)脈沖開(kāi)關(guān),則該元件無(wú)觸發(fā)脈沖即該支路不能導(dǎo)通,觀察并記錄此時(shí)的ud波形。說(shuō)明:如果采用的組件為MCL53或MCL33(A),則觸發(fā)電路是KJ004集成電路,具體應(yīng)用可參考相關(guān)教材。六實(shí)驗(yàn)報(bào)告1畫(huà)出電路的移相特性Ud=f(a)曲線2作出整流電路的輸入輸出特性Ud/U2=f()3畫(huà)出三相
14、橋式全控整流電路時(shí),a角為30O、60O、90O時(shí)的ud、uVT波形4畫(huà)出三相橋式有源逆變電路時(shí),角為150O、120O、90O 時(shí)的ud、uVT波形5簡(jiǎn)單分析模擬故障現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)十五 單相交直交變頻電路(調(diào)速)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜蜗嘟恢苯蛔冾l電路的組成,重點(diǎn)熟悉其中的單相橋式PWM逆變電路中元器件的作用,工作原理,對(duì)單相交直交變頻電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)的工作情況及其波形作全面分析,并研究正弦波的頻率和幅值及三角波載波頻率與電機(jī)機(jī)械特性的關(guān)系二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量SPWM波形產(chǎn)生過(guò)程中的各點(diǎn)波形2觀察變頻電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)的輸出波形3觀察電機(jī)工作情況三實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1電力電子及電氣傳動(dòng)主控制屏2MCL-22組件3MEL
15、-03組件3MEL-11掛箱4電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)速發(fā)電機(jī)、直流發(fā)電機(jī)M01(或電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、MEL13組件)5電容運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)6雙蹤示波器7萬(wàn)用表四實(shí)驗(yàn)方法1SPWM波形的觀察按下左下方的開(kāi)關(guān)S5(1)觀察"SPWM波形發(fā)生"電路輸出的正弦信號(hào)Ur波形(2端與地端),改變正弦波頻率調(diào)節(jié)電位器,測(cè)試其頻率可調(diào)范圍。(2)觀察三角形載波Uc的波形(1端與地端),測(cè)出其頻率,并觀察Uc和Ur的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(3)觀察經(jīng)過(guò)三角波和正弦波比較后得到的SPWM(3端與地端)。2邏輯延時(shí)時(shí)間的測(cè)試將"SPWM波形發(fā)生"電路的3端與"DLD"的1端相連,用雙蹤示波器同時(shí)觀察"DLD"的1和2端波形,并記錄延時(shí)時(shí)間Td.。3同一橋臂上下管子驅(qū)動(dòng)信號(hào)死區(qū)時(shí)間測(cè)試分別將“隔離驅(qū)動(dòng)”的G和主回路的G'相連,用雙蹤示波器分別同時(shí)測(cè)量G1、E1和 G2、E2, G3、E3和 G4、E2的死區(qū)時(shí)間。4不同負(fù)載時(shí)波形的觀察按圖5-19接線。先斷開(kāi)主電源和開(kāi)關(guān)S1。將三相調(diào)壓器的U、V、W接主
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