电力电子技术实验指导书16K版

1目录第一章MCL-Ⅱ型教学实验台简介……………………………2§1-1概述………………………………………………………2§1-2《电力电子技术》课程实验所用设备………………………4第二章实验内容…………………………………………………15§2-1实验一锯齿波同步移相触发电路的研究……………15§2-2实验二三相桥式全控整流电路的研究…………………18§2-3实验三直流斩波电路的研究……………………………21§2-4实验四单相交流调压电路的研究………………………252第一章MCL-Ⅱ型教学实验台简介§1-1概述MCL-Ⅱ型教学实验台是自动化系针对《电机及拖动基础》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》等课程实验购置的实验设备，其外观如图1所示。图1MCL-Ⅱ型教学实验台一．MCL-Ⅱ型教学实验台的特点：1.采用组件式结构，可根据不同内容进行组合，故结构紧凑，使用方便灵活，并且可随着功能的扩展只需增加组件即可，能在一套装置上完成《电力电子技术》，《电力拖动自动控制系统》等课程的主要实验。2.装置布局合理，外形美观，面板示意图明确，直观，学生可通过面板的示意查寻故障，分析工作原理。电机采用导轨式安装，更换机组简捷，方便，所采用的电机经过特殊设计，其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组，能给学生正确的感性认识。除实验控制屏外，还设置有实验用台，内可放置机组，实验组件等，并有可活动的抽屉，内可放置导线，工具等，使实验更方便。33.实验线路典型，配合教学内容，满足教学大纲要求。控制电路全部采用模拟和数字集成芯片，可靠性高，维修，检测方便。触发电路采用数字集成电路双窄脉冲。4.装置具有较完善的过流、过压、RC吸收、熔断器等保护功能，提高了设备的运行可靠性和抗干扰能力。5.面板上有多只发光二极管指示每一个脉冲的有无和熔断器的通断。触发脉冲可外加，也可采用内部的脉冲触发晶闸管，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。二．MCL-Ⅱ型教学实验台的技术参数1.输入电源：～380V±10%；50HZ±1HZ2.工作条件：环境温度：-5～400C；相对湿度：75%；海拔：1000m3.装置容量：1KVA4.电机容量：200W5.外形尺寸：长1600mm×宽700mm三．MCL-Ⅱ型教学实验台能开设的实验MCL-Ⅱ型教学实验台能开设《电机及拖动基础》、《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》课程的主要实验。4§1-2《电力电子技术》课程实验所用设备一．MCL系列教学实验台主控制屏MCL系列教学实验台主控制屏外型如图2（a）供电部分、（b）仪表部分所示。图2（a）MCL系列教学实验台主控制屏供电部分图2（b）MCL系列教学实验台主控制屏仪表部分51.供电部分由总电源开关、闭合按钮、断开按钮、交流电源输出调节旋钮、交流电压表、交流电源输出端点U、V、W等组成。接通电源操作方法：接通总电源开关→按下闭合按钮→顺时针方向旋转交流电源输出调节旋钮，同时观察输出端点输出的电压值，直至满足要求时止。断开电源操作方法：逆时针方向旋转交流电源输出调节旋钮，直至输出为零时止→按下断开按钮。2.仪表部分由各种交流电压表、交流电流表、功率表等组成。可用来测量各种交流电压、电流等。注意：图2（a）中的交流电源输出端点U、V、W与图2（b）中的交流电源输出端点U、V、W相同。二．MCL—18挂箱MCL—18挂箱由G（给定），零速封锁器（DZS），速度变换器（FBS），转速调节器（ASR），电流调节器（ACR），过流、过压保护等部份组成。我们主要使用给定和过流、过压保护部份。1.直流给定G：给定部分的外观如图3（a）,电路如图3（b）所示。图3（a）MCL—18挂箱中的直流给定部分图3（b）给定部分的电路图RP1RP2-15VRP1RP2+15VG(给定)S1给定图1-1给定原理图S1-+正给定负给定0VS2S26它的作用是得到下列几个阶跃的给定信号：1)0V突跳到正电压，正电压突跳到0V；2)0V突跳到负电压，负电压突跳到0V；3)正电压突跳到负电压，负电压突跳到正电压。正负电压可分别由RP1、RP2两多圈电位器调节大小（调节范围为013V左右）。数值由面板右边的数显窗读出。只要依次扳动S1、S2的不同位置即能达到上述要求。1）若S1放在“正给定”位，扳动S2由“零”位到“给定”位即能获得0V突跳到正电压的信号，再由“给定”位扳到“零”位能获得正电压到0V的突跳；2）若S1放在“负给定”位，扳动S2，能得到0V到负电压及负电压到0V的突跳；3）S2放在“给定”位，扳动S1，能得到正电压到负电压及负电压到正电压的突跳。注意：给定输出有电压时，不能长时间短路，特别是输出电压较高时，否则容易烧坏限流电阻。2．电流反馈及过流过压保护FBC+FA：此单元有三种功能：一是检测电流反馈信号，二是发出过流信号，三是发出过压信号。电流反馈及过流过压保护部分的外观如图4（a），电路如图4（b）所示。图4（a）MCL—18挂箱中的电流反馈及过流过压保护7图4（b）MCL—18挂箱中的电流反馈及过流过压保护部分的电路图1）电流变送器电流变送器适用于可控硅直流调速装置中，与电流互感器配合，检测可控硅变流器交流进线电流，以获得与变流器电流成正比的直流电压信号，零电流信号和过电流逻辑信号等。电流互感器的输出接至输入TA1，TA2，TA3，反映电流大小的信号经三相桥式整流电路整流后加至9R1、9R2、VD7及RP1、9R3、9R20组成的各支路上，其中：a．9R2与VD7并联后再与9R1串联，在其中点取零电流检测信号。b．将RP1的可动触点输出作为电流反馈信号，反馈强度由RP1进行调节。c．将可动触点RP2与过流保护电路相联，输出过流信号，可调节过流动作电流的大小。2）过流保护（FA）当主电路电流超过某一数值后(2A左右)，由9R3，9R20上取得的过流信号电压超过运算放大器的反向输入端，使D触发器的输出为高电平，使晶体三极管V由截止变为导通，结果使继电器K的线圈得电，继电器K由释放变为吸引，它的1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:12-Jun-2002SheetofFile:D:\USER\MCL\mcl01\Fbc.DDBDrawnBy:K19R17+15RP1SAL19V14D5Q1CLK3Q2R4S6DAVD89R69R5RP29R4567A1BVD79R29R19R39R209R89R139R159R169R149R99R219R1032184A1A9R11RP39R129R79V13D9Q13CLK11Q12R10S8DB9V15L2S2+159R18K29C19C2IfIoTA3TA2TA1TV1TV28常闭触点接在主回路接触器的线圈回路中，使接触器释放，断开主电路。并使发光二极管亮，作为过流信号指示，告诉操作者已经过流跳闸。SA为解除记忆的复位按钮，当过流动作后，如过流故障已经排除，则须按下以解除记忆，恢复正常工作。3）电源输入输出端：面板下部的L1、L2、L3三接线柱表示三相电源的输入，U、V、W表示电源输出端。在进行实验时，调压器的输出端接到L1、L2、L3，U、V、W接到晶闸管或电机，在L1、U，L2、V，L3、W间接有电流互感器，L1、L2间接有电压互感器，当电流过大或电压过高时，过流保护和过压保护动作。注意：接到晶闸管的电压必须从U、V、W引出，否则过流保护和过压保护不起作用。三．MCL-33挂箱：MCL—33挂箱由脉冲控制及移相，双窄脉冲观察孔，一组晶闸管，二组晶闸管及二极管，RC吸收回路，平波电抗器L组成。1．脉冲控制及移相脉冲控制及移相环节的外观如图5所示，它提供相位差为60O，经过调制的“双窄”脉冲（调制频率大约为310KHz）。1)脉冲控制及移相电路的电源（+15V、0V、-15V）由图3中的电路提供。2)触发脉冲分别由两路功放进行放大，分别由Ublr和Ublf进行控制。当Ublf接地时，第一组脉冲放大电路进行放大，脉冲接入VT1～VT6管子的门极及阴极之间；当Ublr接地时，第二组脉冲放大电路进行工作，脉冲接入VT1'～VT6'管子的门极及阴极之间。3)脉冲移相由Uct端输入可调的直流电压进行控制，该直流电压由图3中的电路提供。当Uct端输入正电压时，脉冲前移，Uct端输入负电压时，脉冲后移，移相范围约为100～1600。偏移电压的大小通过调节电位器RP控制，可调节脉冲的初始相位，不同的实验初始相位要求不一样。94)双窄脉冲观察孔输出相位差为60o的双窄脉冲；同步电压观察孔，输出相电压为30V左右的同步电压。用双踪示波器可分别观察同步电压和双窄脉冲，可比较双窄脉冲的相位。注意：双窄脉冲及同步电压观察孔均为小孔，仅能接示波器，不能输入任何信号。5)脉冲控制。面板上部的六档按键开关控制接到晶闸管的脉冲，1、2、3、4、5、6分别控制晶闸管VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的触发脉冲，当按键开关按下时，脉冲断开，开关弹起时脉冲接通。图5MCL—33挂箱中的脉冲控制及移相部分2．晶闸管组与二极管组图6MCL—33挂箱中的晶闸管组与二极管组晶闸管Ⅰ组由六只5A、800V晶闸管VT1～VT6组成，当Ublf接地时，其内部触发脉冲已接好，并受面板上部的六档按键开关控制其通断；晶闸管Ⅱ组由六只5A、800V晶闸管VT1'～VT6'组成，当Ublr接地时，其内部触发脉冲已接好；二10极管组由六只5A、800V二极管组成。其外观如图6所示。注意：晶闸管的内部触发脉冲已接好；若外加触发脉冲时，必须切断内部触发脉冲。3．平波电抗器平波电抗器可作为电感性负载电感使用，电感分别为50mH、100mH、200mH、700mH,在1A范围内基本保持线性。其外观如图7所示。图7MCL-33挂箱的平波电抗器图8MCL-05挂箱的同步电压输入及触发电路选择四．MCL-05挂箱MCL-05挂箱为触发电路专用挂箱，其中有单结晶体管，正弦波，锯齿波同步移相触发电路。1．同步电压输入及触发电路选择同步电压输入及触发电路选择环节的外观见图8。要求输入～220V的交流电。通过按下按钮选择触发电路类型。2．锯齿波同步移相触发电路锯齿波同步移相触发电路的外观如图9（a）,其原理图如图9（b）所示。锯齿波同步移相触发电路由同步检测，锯齿波形成，移相控制，脉冲形成，脉冲放大等环节组成，加在电路上的同步电压为7V，同步变压器副边已在内部接好。元件RP装在面板上。该触发电路可产生两组相位差180°的触发脉冲（即G1K1U、11G2K2U与G3K3U、G4K4U相位差180°）。图9（a）MCL-05挂箱中的锯齿波同步移相触发电路外观图9（b）锯齿波同步移相触发电路图1)由VD1,VD2,C1,R1等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压来控制锯齿波产生的时刻和宽度。2)由VST1、V1、Rp1、R3等元件组成的恒流源电路及V2,V3,C2等组成锯齿波形成环节。调节Rp1可改变恒定电流的大小，亦改变锯齿波的斜率。3)控制电压Uct、偏移电压Ub及锯齿波电压在V4基极综合叠加，从而构成移相控制环节。控制电压Uct由图3的直流给定电压Ug提供，改变其大小亦改变控制角α；偏移电压Ub可通过改变Rp2来调节，改变其大小可确定控制电1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:7-Oct-2002SheetofFile:D:\USER\MCL\mcl05\mcl05.DdbDrawnBy:-15R110KC11uFVD11N4001VD21N4001V23DG6CR247KVST12CW51V13CG23R34.7KRP4.7KR4200C2474V33DG6CR510KR63.3KR73.3KR86.8KV43DG6CVD31N4001R96.2KC3104R1030KV53DG6CR116.2KVD41N4001C4104VD51N4001V63DG6CR1247C5474VD61N4001T