中国石油大学(华东)电力电子实习报告

电气工程及其自动化专业综合实践报告学生姓名：高昂同组者：包学菠陈兴业学号：10053209一实习内容1.各部分原理分析；2.焊接，组装；3.各部分电路的独立测试调试及系统联调；4.多种仪器设备的使用与电路波形调试。二实习过程1.晶闸管驱动部分电路的焊接与调试晶闸管驱动电路共有三相，分别为A，B，C三相，所需的测试脉冲为电源部分的555发出的脉冲信号，分别加在B相，C相（测试时必须加晶闸管主电路部分，如果不加，会使三相饱和，没有续流通道，输出一直是高电平，而不是脉冲），A相是光耦驱动，不需要加555脉冲测试。B相，C相是由三极管9013和脉冲变压器及外围电路组成。上图为555输出波形上图为B相（B1，B2的输出波形一样）的输出波形，但是由于导通时间太小（为15us），不符合要求，（导通时间为从上升沿到下降的峰值的0.7的时间段）需要修改。刚开始考虑是变压器的问题，刚开始绕制变压器，变比为2:1（两个变比都是），原边绕制30匝，副边绕制15匝。由于铁芯的原因导致B相输出波形不理想，故重新绕制变压器，变比不变，匝数改为80匝，40匝，40匝。上图为改变匝数以后的输出波形，从图中可知导通时间50us，能使晶闸管导通。但是下降沿的拖尾现象严重，但不影响晶闸管的导通。上图为C相输出波形。C相所使用的变压器为所给器件，不需自己绕制，确保电路无误后，输出的波形比B相好。导通时间为50us，而且下降沿的拖尾现象不严重。晶闸管的驱动波形对于整个电路非常重要，如果不过关，会导致晶闸管不能驱动，负载就不能启动。因此需要反复调试。在调试过程中，我们共绕制了5个变压器，虽然变比不变，但是波形并不是随匝数的增加而变好，匝数增加以后，电压会下降，必须考虑晶闸管的驱动电压。2.锁相同步倍频器和滞环电压比较器的输出波形及分析LM393-A输出波形得到的波形有突起是因为Uab对后面波形的叠加影响上图为LM393的1管脚输出与Uab的波形比较，从图中可知1管脚的输出波形的下降沿与Uab的零点相交。此方波经过LM393的B部分以后会反向，与Uab相比为下图可知，方波的上升沿与Uab的零点相交。LM393输出为集电极开路结构，需在输出侧加上拉电阻，否则无法输出高电平。上图为74LS04的2管脚输出与74LS122的8管脚输出相比较。经过调整以后形成的滞环。滞环回差的作用：Uab在过零点附近，如果迭加有杂波干扰，不会导致U0的多次跳变而造成同步紊乱。上图为74LS04的2管脚输出与74LS122的6管脚输出相比较。因为CD4046的14管脚AIN是上升沿触发，故把74LS122的6管脚输出接到CD4046的14管脚AIN。上图为CD4046的14管脚AIN与3管脚BIN的输入波形相比较。从图中可知两个波形的上升沿重合，保证了锁相。上图为CD4046的14管脚AIN与4管脚VCOUT的波形比较。实现了倍频。但是还是有误差，所得VCOUT波形的频率应为590*256=12800Hz，但是实验所的为13.1496kHz。上图为74LS393的3,4,5,6,8,9,10,11管脚的输出波形，作为2864的低8位输入，作为计数脉冲。在调试16种模式对应的角度时，应该调节555，使其周期为10ms，应该调节555电路中的电位器R2。上图为16种模式是对应角度的理论值，空载实际角度，带载实际角度。可知理论角度为140-80是有较大误差，可能的原因为示波器的计数有误，也可能是读数是有误差，但与其他组的数据相比，数据之间相差不大，故示波器的计数有误的原因更大。上图为空载时测角度波形上图为带载时测得角度的波形图上图为A相C相，B相C相，A相B相相比较的图形，可知ＡＢＣ三相相差１２０度。3.错相序波形检测74LS122的输出波形延时1ms，即U2比Uac滞后1ms，调节电位器VR374LS122的输出波形延时5ms，即U3比Uac滞后1ms，调节电位器VR4延时25ms,检测时只要U3两个上升沿之间的时间间隔为20ms,就说明U4延时了25ms，调节电位器VR5在可重复触发单稳741222的延时作用下U4恒为高电平。上图为上电瞬间C5的波形变化在调节错相序时，延时5ms用的电源Uab为电源部分产生，延时1ms用的电源Uac为高压，Uab与Uac两者之间相差60度，如果Uac用信号发生器代替，可能延时1ms调不出来，延时25ms一定调不出来，因为此时两个电源之间的相位差不符合要求。所以Uab与Uac两者之间一定要满足相位差。4.带灯箱波形上图为带灯箱的波形图。带灯箱时的波形理论上应该是上下对称的，但是在实际操作中有一定的误差。刚开始上电时，灯有一定的闪烁，就是波形有震荡，到模式6以后震荡减弱，波形对称，直到模式15形成完整的正弦波。在调试中遇到的问题:刚开始时是没有波形输出，查原因为ABC三相的相序测错，变压器的同名端也测错了。调整完以后，有输出波形，但是输出波形不理想，有很大的震荡，原因为B相只有一盏灯亮，导致负载不平衡，使波形震荡。调整负载以后，震荡现象减弱，得到的波形较好。带电机时能顺利带动电机，但是到模式3时，电机就达到了额定转速1500转。因为555延时时间为10S，时间太短。三思考题1.移相30度，单稳为什么不从Q端输出？因为移相输出的波形为CD4046的14管脚AIN的输入，AIN的输入要求为上升沿有效，而Q输出的是高电平，下降沿有效，所以单稳不从Q端输出，而是从74LS122的6管脚输出。2.LM393-A输出波形的高电平带有弧状的原因得到的波形有突起是因为输入电压Uab对后面波形的叠加影响3.对错相序封锁部分电路，设Uac为380V，光耦输入侧发光二极管的额定电流为9mA,试选择确定R13的阻值和瓦数。二极管的压降可以忽略不计，因此加载R13的电压为220V(有效值)，额定电流为9mA,则R13=24.44k欧姆，取25k欧姆，则功率为2.025W。二极管D2的作用为使Uac只有上半部分有效，从而使经过光耦4N25以后在经过LM393形成方波。4.分析计算滞环比较器的VH,VL的调节范围。若使VH=0，电位器VR1应调至多大?输出高电平应为多少伏，与何参数有关？答：IPURRRURRRU**2110212;带入PU=-0.7V,0U=-12V,IU=0V;可以计算出相应的电阻值,输出高电平为12v.5.试分析A相主电路的光隔离驱动原理，该驱动电路相比脉冲变压器隔离驱动方式有何优点？其门极驱动的能量来源在哪里？当光耦输入加上正脉冲时，其内部发光二极管导通，光耦有输出，当输入加的不是正脉冲时，二极管无法导通，光耦就没有输出。优点：电路简单，节约器件，能量损耗小。其门极驱动的能量来源于加在晶闸管两端的强电。四实习收获在整个实习过程中，由于所测得波形较多，需要对原理有很好的理解，而且要理解波形之间的对比情况。在测试时也要注意很多问题，比如波形的调试，示波器的使用，共地与不共地的情况。在测试时也要注意安全，因为用电是会用到380V交流电，如果短路或者触电会很危险。