电机电力电子及电气传动教学实验台介绍

电力电子技术1第1章MCL系列电机电力电子及电气传动教学实验台介绍一概述1．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《电力电子学》，《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。（3）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可控硅，并可模拟整流缺相和逆变颠覆等故障现象。2．技术参数（1）输入电源：380V10%50HZ1HZ（2）工作条件：环境温度：-5~400C相对湿度：〈75%海拔：〈1000m（3）装置容量：〈1KVA（4）电机容量：〈200W（5）外形尺寸：长1600mmX宽700mm（长1300mmX宽700mm）电力电子技术23．能开设的实验电力电子技术．半控型器件：1．单结晶体管同步移相触发电路及单相半波可控整流电路2．正弦波同步移相触发电路及单相半波可控整流电路3．锯齿波同步移相触发电路4．单相桥式半控整流电路5．单相桥式全控整流电路6．单相桥式有源逆变电路7．三相半波可控整流电路8．三相半波有源逆变电路9．三相桥式半控整流电路10．三相桥式全控整流电路11．三相桥式有源逆变电路12．直流斩波电路13．单相并相逆变电路14．单相交流调压电路15．三相交流调压电路电力电子技术．全控型器件特性部分1．功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量2．功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究3．绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究4．电力晶体管（GTR）驱动电路的研究5．电力晶体管（GTR）的特性研究电力电子技术．全控型器件典型线路部分1．直流斩波电路（升压斩波、降压斩波）的性能研究2．单相交直交变频电路的性能研究3．半桥型开关稳压电源的性能研究4．电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究5．直流斩波电路（Buck-Boost变换器）的研究6．采用自关断器件的单相交流调压实验7．单相正弦波（SPWM）逆变电路实验8．全桥DC/DC变换电路实验电力电子技术39．整流电路的有源功率因数校正实验10．软开关实验直流调速实验1．晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定2．晶闸管直流调速主要单元调试3．不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究4．双闭环晶闸管不可逆直流调速系统5．逻辑无环流可逆直流调速系统6．双闭环控制的直流脉宽调速系统(PWM)交流调速实验1．双闭环三相异步电机调压调速系统2．双闭环三相异步电机串级调速系统3．微机控制的脉宽调制SPWM变频调速系统（IPM）4．空间矢量控制的变频调速系统5．采用DSP的磁场定向变频调速系统与直接转矩变频调速系统6．采用DSP控制的直流方波无刷电机调速系统4.组件配置：4．1．实验机组：（1）直流电动机：PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，n=1500r/min（2）绕线式异步电机：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，n=1350r/min（3）直流复励发电机M01：PN=100W，UN＝200V，IN＝0.5A，n＝1500/min（4）三相笼型异步电动机M04：PN=100W，UN＝220V，IN＝0.48A，n＝1400/min（5）直流方波无刷电机M15：PN=40W，UN＝36V，IN＝1.3A，n＝1500/min4．2．实验挂箱：（1）MCL-05单结晶体管，正弦波，锯齿波触发电路（2）MCL-06单相并联逆变器，斩波器（3）MCL-07IGBT、VDMOS、GTR电力电子器件实验箱MCL-03速度变换器，转速调节器，电流调节器（4）MCL-08直流斩波电路（Buck-Boost）和电流控制型脉宽调制开关稳压电源实验箱MCL-04反号器，转矩极性鉴别器，零电流检测器,逻辑控制器.（5）MCL-09微机控制的SPWM变频调速及空间矢量控制变频调速实验箱（6）MCL-10A全桥DC/DC变换、直流脉宽调速系统实验箱电力电子技术4（7）MCL-11单相交流调压实验、单相正弦波（SPWM）逆变电路实验（8）MCL-13A采用DSP控制的变频调速实验箱（9）MCL-14A采用DSP控制的直流方波无刷电机调速实验箱（10）MCL-15整流电路的有源功率因数校正实验箱（11）MCL-16直流斩波电路（升压斩波、降压斩波）、单相交直交变频电路的性能研究、半桥型开关稳压电源的性能研究（12）MCL-17软开关（13）MCL-18速度变换器，转速调节器，电流调节器，电流互感器，电压互感器,过流保护，给定，电流反馈（14）MCL-20给定，触发电路，Ⅰ组晶闸管，平波电抗器，RC阻容吸收,二极管三相整流桥（15）MCL-22现代电力电子电路和直流脉宽调速系统实验（16）MCL-33触发电路，Ⅰ组晶闸管，Ⅱ组晶闸管，平波电抗器，RC阻容吸收,二极管三相整流桥（17）MEL-11电容箱（18）MEL-02三相芯式变压器（19）MCL-34挂箱：反号器(AR)，转矩极性鉴别器(DPT)，零电流检测器(DPZ)，逻辑控制器(DLC)4．3选配挂箱：（1）MEL—03挂箱：可调电阻器（2）电机导轨及测速发电机直流发电机M01：PN=100W，UN=200V（3）电机导轨及测功机、测速发电机MEL—13组件。电力电子技术5二MCL系统挂箱介绍和使用说明一．MCL—18挂箱（MCL—31）MCL—18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。1.G（给定）：原理图如图1-1。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。使用注意事项：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．FBC+FA+FT（电流变送器与过流过压保护）：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。电路图为1-2。（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RP1RP2-15VRP1RP2+15VG(给定)S1给定图1-1给定原理图S1-+正给定负给定0VS2S2电力电子技术6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。图1-2电流变送器与过流保护原理图3．零速封锁器（DZS）零速封锁器的作用是当调速系统处于静车状态，即速度给定电压为零，同时转速也确为零时，封锁调节系统中的所有调节器，以避免静车时各放大器零漂引起可控硅整流电路有输出使电机爬行的不正常现象。原理电路如图1—3所示。1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:12-Jun-2002SheetofFile:D:\USER\MCL\mcl01\Fbc.DDBDrawnBy:K19R17+15RP1SAL19V14D5Q1CLK3Q2R4S6DAVD89R69R5RP29R4567A1BVD79R29R19R39R209R89R139R159R169R149R99R219R1032184A1A9R11RP39R129R79V13D9Q13CLK11Q12R10S8DB9V15L2S2+159R18K29C19C2IfIoTA3TA2TA1TV1TV2电力电子技术71234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:6-Oct-2002SheetofFile:D:\USER\MCL\mcl01\mcl01.DdbDrawnBy:+15+15-15R29R28R27VT13DG130BVSTVD12VD11123DA40118910DC4011121311DD4011VD9R25R23R20R19VD2VD1R16R8R12R4R3R11R15R732184A1ALF353图1—3零速封锁器它的总输入输出关系是：（1）当1端和2端的输入电压的绝对值都小于0.07V左右时，则3端的输出电压应为0V；（2）当1端和2端的输入电压绝对值或者其中之一或者二者都大于0.2V时，其3端的输出电压应为―15V；（3）当3端的输出电压已为―15V，后因1端和2端的电压绝对值都小于0.07V，使3端电压由―15V变为0V时，需要有100毫秒的延时。3端为OV时输入到各调节器反馈网络中的场效应管，使其导通，调节器反馈网络短路而被封锁，3端为―15V时输入到上述场效应管使其夹断，而解除封锁。具体原理如下：它是由两个山形电平检测器和开关延时电路组成。（1）DZS前半部分别由线性集成电路A1：A和A1：B组成二个山形电平检测器，山形电平极测器的输入输出特性如图1—4所示，输入电压是指1或2端送入的电压（S3放在封锁位），输出电压是指在4或5上得到的电压。调整参数到输出电压突跳的几个输入电压为：Ua=―0.2VUb=―0.07VUc=+0.07VUd=+0.2V图1-4电平检测器输入输出特性-0.07V-0.2V0.07V0.2V电力电子技术8输出正向电压无限幅，约为+12V，输出负向电压用二极管VD9和VD10箝位到―0.7V。（2）DZS的后关部为开关延时电路（a）当1和2端电压绝对值均小于0.07V，则4和5得到的电压都为+15V，高电平为“1”态，输入单与门4011，其输出10脚也为“1”态，二极管VD11截止，这样单与非门的输入为“1”态，输出3脚为“0”态，VD12导通，使稳压管VST不能击穿，所以三极管VT1截止，从而3端输出为0V。（b）当1和2端电压绝对值或其中之一或二者都大于0.2V时，则在4和5