电本二班电力电子.doc

中国石油大学胜利学院电力电子和拖动技术课程设计总结报告 题 目： 锯齿波同步移相触发和单相半控桥式整流调压调速电机学生姓名： 系 别： 机械电气信息工程系 专业年级： 2O09级电气工程及其自动化本科二班 指导教师： 2011年XX月 XX 日一、实验目的与要求(1)加深理解锯齿波同步移相触发电路和单相桥式半控整流电路的工作原理。(2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试步骤和方法。(3)熟悉锯齿波同步移相触发电路各点的电压波形。（4）掌握直流电动机调压调速方法二、实验设备及仪器（1）主控屏DT01和DDS01；（2）DDS11触发电路组件挂箱；（3）DDSO2晶闸管挂箱；（4）900电阻箱DT20;（5）直流电流表；（6）直流电压表；（7）示波器。三、实验线路及原理锯齿波同步移相触发电路的原理图：如图一所示，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。 图一 锯齿波同步移相触发电路 由VT1、VD1、VD2、C5等元件组成同步检测环节，其作用是利用同步电压uT来控制锯齿波产生的时刻及锯齿波的宽度。 由VT1等元件组成恒流源电路 VT2、VT3、C6等组成锯齿波形成环节。 控制电压Uct、偏移电压Ub和锯齿波电压uT在VT4基极综合叠加，从而构成移相控制环节。 VT5、VT6构成脉冲形成放大环节。 脉冲变压器输出触发脉冲，电路的各点电压波形如图所示。 元件RP1、RP2均安装在实验单元面板上，同步变压器副边已在挂箱内部接好。触发电路的+-15v电压由右上角的开关控制，左下方的另一个开关为选择开关。进行锯齿波同步移相触发电路实验时，选择开关拨向“触发电路”，而做单相桥式整流电路实验时，将选择开关拨向“单相桥”脉冲形成与放大环节由晶体管VT4、VT5组成，VT6起脉冲放大作用。控制电压Uco加在VT4基极上，电路的触发脉冲有脉冲变压器TP二次侧输出，其一次绕组接在VT6集电极电路中。下面作具体说明：当不需要输出触发脉冲时，控制电压Uco=0，VT4截止。+E1（+15V）电源通过R12供给VT5一个足够大的基极电流，使VT5饱和导通，而VT6处于截止状态，无脉冲数出。另外，电源的+E1经R11、VT5发射结到-E1，对电容C充电，充满后电容量端电压接近二倍的E1，极性如图一所示。当需要输出触发脉冲时，控制电压Uco约等于0.7V,VT4导通，由于电容C两端电压不能突变，所以VT5基极电位迅速下降，由于VT5发射结反偏置，VT5立即截止。它的集电极电压有-E1（-15V）迅速上升，于是VT6导通，输出触发脉冲。同时，电容C经电源+E1、R1、VD、VT4放电和反向充电，使VT5基极电位又逐渐上升，直到又重新导通。这时Uc5又立即降到-E1，使VT6截止，输出脉冲终止。可见，脉冲前沿由VT4导通时刻确定，VT5截止持续时间即为脉冲宽度。 图二 主电路图关于单相桥式半控整流电路（带阻感）工作原理：当电源电压u2在正半周期，控制角为a时触发晶闸管VT1使其导通,电源经 VT1和 VD4向负载供电, 此间ud=u2。u2过零变负时，因电感作用使电流连续，VT1继续导通在u2负半周,控制角为a时触发VT3使其导通,则向 VT1加反压使之关断，u2经 VT3和 VD2向负载供电.u2过零变正，由于ubua,VD4导通，VD2关断。VT3和VD4续流，ud又为零。此后重复以上过程。电路中加设续流二极管VDr是为了避免可能发生的失控现象。因为如果没续流二极管，则当a突然增大至180度或触发电路出问题，VT3失去触发脉冲，相当于开路，则在u2负半周由于电感的作用，VT1和VD2一直续流，直到u2正半周再来时，VT1继续同VD4一起导通。这使ud成为正弦半波，其平均值保持恒定，相当于单相半波不可控整流电路输出的波形，称此即为失控。接入续流二极管 VDr时，续流过程由 VDr完成，在续流阶段晶闸管关断，避免了某一个晶闸管持续导通从而导致失控的现象。当接入负载为直流电动机，带反电动势负载。当u2过零变负时，电动机内部电枢绕组起到电感的作用，电路类似带阻感负载的情况，一般情况下VT1仍然继续导通。输出电压的波形与带阻感负载时相同，但电流变了，为输出电压减去反电动势与负载电阻的比值。由于电动机内部线圈的作用，输出电流近乎直线，保证了电流的连续。本实验采用的是他励直流电机，其电枢绕组与励磁绕组分别由两个互相独立的直流电源U和Uf供电。所以励磁电流If的大小不会受端电压U及电枢电流Ia的影响。4、 实验内容和方法1. 电路调试 锯齿波同步移相触发电路的调试：按图接线，将DDS11面板左上角的同步变压器原边绕组接220v交流电压，“选择触发开关“拨向”锯齿波”，面板左下角的+-15v开关拨向“关”，其上面的开关拨向“触发电路”。将触发电路的输出“G1”、“K1”端接至DDS02上的某晶闸管的门极和阴极。接通电源，用示波器观察各观察孔的电压波形。（先将“耦合方式选定为DC”）将RP1，RP2逆调到底然后i保持RP2不动，顺时针调动RP1到底，然后逆时针回调，在示波器上清晰的波形图消失的临界处，锁定RP1，此时便是最小值对应的波形图并计算出角。保持RP1不动，顺时针调动RP2到底，然后逆时针回调，同样在示波器上清晰波形消失的临界处，锁定RP2，此时对应为180度时的波形图。用示波器的双通道分别接入触发器的1和2、3、4、5、6各点，记录示波器上的波形。2. 内容 单相桥式半控整流电路带直流电动机负载：将单相半控整流电路与电机相连，调节锯齿波同步触发电路上的RP1使Ud由零逐渐上升到额定值，用示波器观察并记录不同时输出电压Ud和电动机电枢两端电压Ua的波形。 调节进而改变电动机端电压从而调节电机的转速。不同的会对应不同的输出电压，在保持励磁电流If不变的情况下，改变端电压会得到不同稳定转速。记录不同的值及对应的Ua,Ud值和转速n，将结果记录与表中。五、实验数据处理1. 整理并画出实验中记录下的各点波形。锯齿波同步移相触发各观察孔波形 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6输出电压波形 n=1142r/min n=900r/min n=660r/min n=500r/min n=430r/min n=180r/min 2. 实验数据如下表所示n (r/min)Ud (v)Id (mA)1142189.5135.6900153.8117.8600116.2103.550093.568.443081.268.218042.667.3六、注意事项 电动机应在较小电压下起动，避免出现过大的电枢电流损坏电机。 电动机要空载起动，调节电枢电阻使其阻值最大，调节励磁分压电阻，使励磁处在满磁状态。启动后电枢电阻撤销。七、结论与心得 在锯齿波同步移相触发和单相半控桥式整流调压调速电机实验中老师给我分配的任务是：同步环节电容C1与锯齿波的形成和脉冲移相环节的电容C2的作用。领到任务后我立即开始翻阅课本（在这次实验前，我的准备工作做的很不到位）。C1的作用：当二次电压波形在负半周的下降段时，VD1导通，电容C1被迅速充电，（因O点为零点位，R、Q都为负电位），所以该时间段V2基极为反向偏置，V2截止；在负半周的上升段，电源E的正极给电容C1反向充电，Q点的电压为电容反向充电波形，由于充电时间常数较大，其上升速度比Uts波形的正弦变化要慢，故VD1截止，V2导通。这样，在一个正弦波周期内，V2包括截止与导通两个状态，对应锯齿波恰好为一个周期，与主电路电源频率和电位完全同步，达到同步的目的。C2的作用:当V2导通时，由于R4阻值很小，所以C2会迅速放电，使Ub3电位迅速降到0伏附近，当V2截止时，C2上的电压不能释放，所以Ub3为一个大雨零的电压值，这样V2周期性的导通、关段，Ub3便形成了锯齿波。若理解起来回答不难，于是我大致看了一下，便举手要回答问题，可是当我真正完整的回答时，便吞吞吐吐了，老师说了一句：接着看。我当时脸红的不行，以后做事情一定不会再随随便便了。 通过这次的课程设计，是我对整流电路有了很深的理解，还有提高了在实验中如何解决问题的能力。通过对该电路的分析和设计，我深深感受到了科学研究的严谨作风。在实验中